Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Характеристика растительного сырья 9
1.1 Строение растительной клетки 10
1.2 Химический состав сырья 13
1.2.1. Полисахариды 14
1.2.1.1 Пектиновые вещества 14
1.2.1.2 Нейтральные полисахариды 17
1.2.2 Азотистые вещества 22
1.2.3 Фенольные вещества 23
1.2.4 Органические кислоты 26
1.2.5 Ферменты 28
Глава 2 Современные способы производства полуфабрикатов из плодово-ягодного сырья для ликероводочного производства 30
2.1 Ферментативный гидролиз компонентов растительного сырья 33
2.2 Ферменты, используемые для гидролиза структурных компонентов сырья 35
2.2.1 Ферменты, воздействующие иа пектиновые вещества 36
2.2.2 Целшолозолитияеские ферменты 37
2.2.3 Гемицеллюлазные ферменты 39
2.2.4 Амилолитические ферменты 41
2.2.5 Протеолитические ферменты 43
Глава 3 Ферментативная обработка полимеров плодово-ягодного сырья с целью получения соков и морсов . 46
Глава 4 Обьекты исследования и методика проведения эксперимента 50
4.1 Цель и задачи исследования 50
4.2 Схема постановки эксперимента 52
4. 3 Методы и объекты исследования 53
4.3.1 Методы определения биохимического состава сырья 53
4.3.2 Методы определения активностей ферментов 56
4.4 Методика математической обработки экспериментальных данных 59
Глава 5 Характеристика объектов исследования 61
5.1 Исследование биохимического состава плодово-ягодного сырья 61
5.2 Сравнительная характеристика ферментных препаратов 64
5.3 Исследование эффективности действия ферментных препаратов в модельных растворах 71
5.3.1 Исследование эффективности действия ферментов дектолитического комплекса 71
5.3.2 Исследование эффективности действия ферментов целлюлолитического и гемицеллюлазного действия 85
Глава 6 Подбор ферментных комплексов и оптимальных дозировок для гидролиза плодово-ягодного сырья 91
6.1 Подбор оптимальных композиций ферментов и условий биокатализа яблочной мезги 92
6.2 Подбор оптимальных композиций ферментов и условий биокатализа клюквенной мезги 104
6.2.1 Получение клюквенных соков 104
6.2.2 Получение клюквенных морсов 115
6.3 Подбор оптимальных композиций ферментов и условий биокатализа мезги черноплодной рябины . 124
6.4 Анализ осадков, полученных после фильтрации спиртованных соков 133
Глава 7 Изучение склонности полуфабрикатов (спиртованных соков и морсов) к помутнениям различного характера 136
7.1 Яблочные спиртованные соки 136
7.2 Спиртованные клюквенные морсы 136
7.3 Спиртованные клюквенные соки 136
Глава 8 Определение стойкости готовых изделий в процессе хранения 137
8.1 Определение стойкости изделия «Яблочко» 137
8.2 Определение стойкости изделия «Клюковка» 139
8.3 Определение стойкости изделия «Умарина» 145
Выводы 151
Список литературы 154
Приложения 167
- Нейтральные полисахариды
- Ферменты, используемые для гидролиза структурных компонентов сырья
- Ферментативная обработка полимеров плодово-ягодного сырья с целью получения соков и морсов
- Методика математической обработки экспериментальных данных
Введение к работе
Развитие ликероводочной промышленности осуществляется за счет внедрения новой технологии и техники, что позволяет улучшить качество изделий, а также расширить ассортимент. В ликероводочной промышленности предусматривается осуществление мероприятий по совершенствованию технологических процессов, автоматизации и механизации производственных процессов, рациональное использование местной сырьевой базы для обеспечения региональных потребностей и поставок на экспорт. В последние годы у населения большим спросом пользуются изделия низкой и средней крепости, которые приготовлены из плодово-ягодного сырья, а также пряно-ароматического и растительного сырья. С целью расширения сырьевой базы для производства различных напитков, в том числе специального назначения, а также другой пищевой продукции на растительной основе, все шире используется возможность применения растительных экстрактов, и ведутся работы по изучению их пищевой ценности.
Перед работниками пищевой промышленности стоят задачи увеличения производства пищевых продуктов, повышения их питательных свойств, расширения ассортимента и улучшения внешнего оформления.
В настоящее время для приготовления ликероводочной продукции широко используют натуральные растительные экстракты, плодово-ягодные соки и морсы. Для их получения ежегодно перерабатывается более 5 тыс. тонн сырья. Определяющую роль в качестве продукции несет химический состав сырья, компоненты которого, переходя в напитки, создают вкус и аромат изделий. При переработке плодов и ягод прессованием не достигается достаточно полного выхода соков и их высоких экстрактивных свойств: экстрагирования углеводов, красящих, дубильных и других веществ.
Существует ряд технологических приемов предварительной обработки сырья с целью более полного извлечения сока: измельчение сырья, тепловая
обработка и замораживание, электрообработка, ультразвуковая, вибрационная, ферментативная обработка, обработка ионизирующим излучением и прочие. Все они направлены на увеличение клеточной проницаемости растительной ткани и снижение вязкости клеточного сока. Перечисленные способы позволяют максимально извлечь сок, но часто его качество оказывается на низком уровне.
Ликер овод очные изделия, полученные с использованием натурального
сырья, со временем становятся не стабильными и при хранении теряют свой
товарный вид: отмечается образование помутнений физико-химического
характера. Традиционная схема осветления спиртованных соков и морсов
предусматривает коагуляцию высокомолекулярных соединений,
вызывающих помутнение, с помощью оклеивающих материалов (бентонит, желатин и пр.), обработкой теплом и холодом и другие методы обедняющие соки экстрактивными веществами.
Ферментативный способ позволяет максимально извлечь составляющие клеточного сока в виде растворимых компонентов, поэтому его можно считать наиболее перспективным. Гидролиз с помощью энзимов позволяет не только увеличить выход соков, но и дает возможность получить осветленные соки, легко подвергающиеся технологическим обработкам.
В литературе широко описано применение ферментных препаратов для обработки плодово-ягодного сырья [112, 47, 110,80,45,98,99, 100, 104, 106], но основное внимание уделяется применению ферментов пектолитического комплекса. Тем не менее, известно, что плодовая ткань кроме протопектина и пектина состоит из гемицеллюзы, целлюлозы, лигнина, глюкана и белка.
В связи с этим, целесообразней использовать комплексные ферментные препараты, обладающие не только пектолитической, но и целлюлозолитической, гемицеллюлазной и протеолитической активностями.
Существуют данные некоторых авторов [53, 104. 59, 35, 55] подтверждающие более высокую эффективность комплекса ферментов по сравнению с применением только пектиназных препаратов.
Разнообразие плодово-ягодного сырья, используемого для производства ликероводочных изделий, отличающегося химическим составом и особенностями строения растительной клетки, требует наиболее полного изучения и дифференцированного подбора мультиэнзимного комплекса.
Анализ накопленных литературных и экспериментальных данных отечественных и зарубежных исследователей свидетельствует о том, что;
1 Не достаточно глубоко изучено влияние ферментных препаратов на
степень ферментации сырья в зависимости от уровня ферментативной
активности в препаратах, соотношения фермента и субстрата;
2 Не установлена зависимость степени ферментации сырья от
различных ферментативных систем и от соотношения основных ферментов,
катализирующих гидролиз структурных полисахаридов, белковых веществ в
испытуемых мультиэнзимных комплексах;
Недостаточно данных по воздействию препаратов на фенольыые вещества и образование органических кислот;
Не обобщены и не проанализированы результаты исследований по влиянию ферментативной обработки сырья иа качество и стойкость напитков.
В связи с этим, возникла необходимость постановки данной работы.
I ОБЗОР научно-технической и патентной литературы
Нейтральные полисахариды
Одним из природных полимеров, входящих в состав всех растительных органов и тканей является гщлюлоза. По литературным данным ее содержание в плодах и ягодах составляет 0,3-5,1% [86].
Целлюлоза - линейный полимер глюкозы, в котором остатки глюкозы связаны [3-1,4-гликозидной связью. Степень полимеризации колеблется от 500 до 14000 глюкозных единиц. В первичных стенках растительных клеток преобладает целлюлоза со степенью полимеризации 2500-4000, но обнаруживают и полимер из 500 и менее глюкозных единиц. Во вторичной стенке степень полимеризации может достигать 14000 единиц [39, 89].
Сближаясь за счет водородных связей, в клеточных стенках молекулы целлюлозы образуют микрофибриллы; в них чередуются участки с плотной кристаллической упаковкой молекул и паракристаллические области. Длина молекул целлюлозы обычно намного больше длины кристаллического участка, так что каждая молекула проходит несколько кристаллических и паракристаллических областей. При формировании плотной упаковки кристаллических участков из межмолекулярного пространства вытесняется вода. Такие компактные, «сухие» структуры наиболее устойчивы к ферментативному гидролизу. Рыхлые и обводненные паракристаллические участки, а также аморфные концевые зоны микрофибрилл гидролизуются сравнительно легко. Степень кристалличности целлюлозы зависит от источника выделения.
В связи с тем, что целлюлоза является одним из наиболее трудно гидролизуемых природных полимеров, возникает множество проблем с процессом ее переработки. В организме высших животных и человека не синтезируются ферменты, гидролизуюшие целлюлозу. Способностью гидролизовать цепи целлюлозы обладают ферменты микроорганизмов. Расщепление целлюлозы овощей и фруктов в человеческом организме осуществляет микрофлора толстого кишечника человека. Целлюлоза, входящая в препараты пищевых волокон, расщепляется не полностью на 0-70% , т.к. является более грубой.
Гемицеллюлозы — большая группа полисахаридов, входящих в состав всех органов и тканей растений. При анализе состава гемицеллюлоз были обнаружены такие моносахара, как глюкоза, галактоза, ксилоза, арабиноза, манноза, фукоза, реже уроновые кислоты. Среди гемицеллюлоз различают гомоиолимеры (глюкан, галактан) и гетерополимеры (арабиноксилан, ксилоглюкан, фукогалактоманнан). Содержание полисахаридов, относящихся к группе гемицеллюлоз в плодах и ягодах составляет 0,1-0,6 % [86].
Большинство гемицеллюлоз имеют нерегулярное строение, содержат разветвленные участки. Эти особенности строения объясняют более высокую растворимость гемицеллюлоз по сравнению с растворимостью целлюлозы. С увеличением степени ветвления растворимость гемицеллюлоз увеличивается. Основными структурными полисахаридами растений, относящихся к классу гемицеллюлоз, являются ксилоглюканы, ксиланы, глюканы, галактаны, арабинаны.
Ксилоглюканы являются разветвленными полисахаридами и имеют строение идентичное целлюлозе. Линейная часть ксилоглюканов состоит из (3"1,4-связанных остатков глюкозы. Боковые цепочки (единственный остаток ксилозы или два и более остатка Сахаров) присоединены к глюкозным остаткам основной цепи в положении 0-6 через первый углеродный атом остатка ксилозы (связь а-1,6). Остатки ксилозы, арабииозы, галактозы, фукозы в боковых цепях соединены между собой связями 1-2. Входящие в состав одного источника ксилоглюканы разделяются по молекулярной массе и степени ветвления. К молекулам, имеющим низкую степень ветвления с помощью водородных связей, присоединяются молекулы целлюлозы. К ассоциированным молекулам ковалентной связью присоединяются другие полисахариды, входящие в состав клеточной стенки растений. Молекулы ксилоглюкана с разветвленной цепью не соединяются с целлюлозой и находятся преимущественно в свободном состоянии. В процессе развития клетки растений ксилоглюкан претерпевает различные изменения в составе и прочности связей с полисахаридами [39, 40].
Другой вид гемицеллюлоз - ксгшаны, характерны для одревесневших клеточных стенок. Строение ксиланов высших растений имеет один принцип: линейную часть составляют остатки ксилозы, в положении 0-2 и 0-3 присоединены боковые цепочки которые представлены остатками Сахаров (арабинозы, галактозы, ксилозы и/или уроновыми кислотами глюкуроновой, метилглюкуроновой). Ыизкозамещенные ксиланы в отличии от высокозамещенных в большей степени склоны к ассоциации с целлюлозой, тогда как последние не ассоциируются с целлюлозой, ыо имеют более высокую растворимость в воде. Еще один класс гемицеллюлоз - глюканы, входят в состав зерна злаков.
В эндосперме ячменя и овса глюкан составляет около 75% массы клеточных стенок и представлен в формах водорастворимого и щелочерастворимого. Т.к. наиболее изученным является глюкан ячменя, то описание строения глюкана рассмотрим на примере именно глюкаиа ячменя. Он является полимером, строение которого представляет собой остатки 0-глюкозы, соединенные 1,3 и 1,4-глюкозидньши связями. Соотношение числа связей 1,3 и 1,4 составляет 3:7. (3-1,4 - связанные глюкозные остатки соединены посредством Р-1,3 связями. Молекулярная масса зависит от сортовых особенностей и условий произрастания и колеблется от 38 до 300 кДа. 3-1,4-связанные остатки глюкозы в молекулах глюкана составляют строго линейные участки, что позволяет образовывать фибриллы в клеточных стенках, линейные участки соседних молекул ориентируются параллельно по типу целлюлозы. Наиболее доступным для действия гидролитических ферментов глюкан становится в гелеобразном состоянии при замачивании сырья.
Из класса гемицеллюлоз также известными являются галактаны, маннаыы, арабаиы и др. [39, 40].
Ферментативный гидролиз гемицеллюлоз является важной стадией биоконверсии многих видов растительных отходов в пищевые и кормовые белковые продукты. Вышеперечисленные полисахариды являются структурными составляющими растительных клеток, но не единственными полисахаридами. Важнейшим запасным полисахаридом растений является крахмал, основными источниками которого являются зерна злаков, клубни картофеля. Скопления крахмала образуют зерна, наиболее крупные зерна у крахмала картофеля. В плодах и ягодах его содержание составляет 0-0,8% [85,86,87].
Крахмал относится к гомополимерам глюкозы, представляет собой две разновидности полимеров: амилозы - линейной, амилопектина -разветвленного полимера.
Ферменты, используемые для гидролиза структурных компонентов сырья
В отличие от гидролитического расщепления низкомолекулярных растворимых субстратов, таких как сахароза, мальтоза, лактоза и т.д., гидролиз высокомолекулярных компонентов сырья более сложен и проводится с помощью одного или набора ферментов, в зависимости от необходимого типа и степени расщепления [39, 38].
Для частичного гидролиза полисахаридов чаще всего используют один фермент эндо-типа, а для достижения полного гидролиза - комплекс эндо - и экзофермеитов, используя их в зависимости от свойств ферментов вместе либо последовательно [39, 21, 4].
Рассмотрим ферменты, наиболее часто используемые для гидролиза основных полимеров ТТЛ о дово-ягодного сырья.
В природе расщепление пектинов осуществляют микроорганизмы и высшие базидиальные грибы, в процессе участвуют пектингидролазы и пектинлиазы [39, 29, 30, 114, ПІ]. В литературе широко описано действие пектиназ на плодово-ягодное сырье для увеличения выхода сока, повышения его экстр активности и стойкости при хранении [63, 14, 57, 49].
Ферменты, катализирующие гидролиз пектиновых веществ - эндо - и экзополигалактуроназа, пектинметилэстераза, эндо - и экзопектат -, пектинлиазы, а также ферменты, расщепляющие нейтральные полисахариды [80,5,21].
Современные ферментные препараты представляют собой комплекс, состоящий из энзимов расщепляющих пектиновые вещества растительного сырья по разным связям в молекуле. Так, ферменты класса полигалактуроиаз (поли-1,4-оЛЗ - галактуронид) катализируют гидролиз внутри (эндо -) и конечных (экзо -) а-1,4- гликозидных связей. Результатом действия этих ферментов является снижение вязкости соков. Пектинметилэстеразы (пектин-аектилгидролазы) катализируют отщепление метальных групп от полиметилгалактуроновой кислоты, тем самым, снижая степень этерификации пектина и предоставляя субстрат для действия полигалактуроиаз [80, 39, 21]. Мацерирующие ферменты (ферменты лиазного действия) катализируют гидролиз пектиновых веществ по схеме трансэлиминирования с разрывом а-1,4-гликозидных связей между остатками галактуроыовой кислоты с образованием двойных связей между атомами С-4 и С-5 одного из остатков [29, 32, 33, 50, 65, 5].
В процессе осветления соков основная роль по данным многих авторов [80, 42, 8] принадлежит пектолитическим ферментам эндо-действия, мацерирующие ферменты важны при приготовлении соков с мякотью.
Целлюлазные комплексы микроорганизмов и грибов включают до 20 ферментных белков [39].
В гидролизе целлюлозы участвуют три основных вида ферментов. Эндо-р-1,4-глюканазы, участвующие в реакции неупорядоченного расщепления целлюлозных молекул на крупные фрагменты, экзо-р-1,4-глюканазы (или целло биогидр ол азы) катализируют отщепление молекул целлобиозы от нередуцирующего конца целлюлозных молекул или их фрагментов. Также в процессе деструкции целлюлозы принимают участие целлобиазы (р-глюкозидазы), в результате действия которых происходит гидролиз целлобиозы и небольших целлоолигосахаридов до конечного продукта реакции - глюкозы [1, 39, 21, 60, 72]. Таким образом, процесс ферментативного гидролиза целлюлозы можно представить в три основных этапа: 1) превращение нерастворимой нативной целлюлозы в растворимую целлюлозу (под действием эндо-Р-1,4-глюканазы); 2) гидролитическое расщепление растворимой целлюлозы до растворимых продуктов до целлодекстринов и целлобиозы (под действием целлобиогидролазы); 3) гидролиз низкомолекулярных соединений до глюкозы (под действием целлобиазы). Индивидуальные эндо - и экзоглюканазы способны гидролизовать нативиую целлюлозу, однако в природе этот процесс протекает обычно под действием комплекса ферментов. Как известно, нативная целлюлоза имеет очень прочную структуру и очень сложно подвергается гидролизу. В связи с этим, для увеличения доступности целлюлозы действию ферментов ее измельчают. В результате снижается размер частиц, увеличивается удельная поверхность субстрата [39]. Ферменты с высокой способностью сорбироваться на субстрате участвуют не только в процессе гидролиза целлюлозы, но в процессе ее диспергирования. После разрушения легкодоступной аморфной части целлюлозы дальнейшая деструкция полимера возможна только при расчленении целлюлозных мицелл. Ферментные молекулы, сорбируясь на дефектных участках структуры, оказывают давление на стенки капилляров и пор, и увеличивают расстояние между молекулами. Дальнейшее разрушение происходит при разрыве водородных связей под действием проникающей в образовавшееся пространство воды, приводящее к сольватации, и расслоению [39, 82]. Основными ферментами, принимающими участие в процессе диспергирования целлюлозы, являются эндоглюканазы и целлобиогидролазы. Как правило, в целлюлолитических комплексах высокой адсорбционной способностью обладают эндо ферменты, а целлобиогидролаза может и не обладать этим свойством, однако, в реакции гидролиза проявляется синергизм действия этих ферментов. Этот факт можно объяснить тем, что эыдофермент воздействуя на целлюлозу подготавливает субстрат для дальнейшего действия целлобиогидролазы [39, 21]. Синергизм действия может наблюдаться при различных сочетаниях ферментов (эндо-эндо, экзо-экзо, эндо-экзо), но различие в адсорбционной способности целлюлаз всегда будет проявляться. Близкие по адсорбционной способности целлюлазы проявлять синергизма на будут [39, 21]. По мнению некоторых исследователей, ферментативный гидролиз не единственный способ разрушения целлюлозы в природе, возможно также действие грибов бурой гнили, которые осуществляют окислительную деградацию углеводов с помощью радикалов ОН" [41].
Ферментативная обработка полимеров плодово-ягодного сырья с целью получения соков и морсов
При производстве ликероводочных изделий, полученных с использованием натурального сырья, выход сока достигается в среднем только на 60-75 %, в связи с этим используется ряд технологических приемов предварительной обработки сырья, описанные в главе 1.2. Однако, качество сока не всегда отвечает требованиям, предъявляемым к полуфабрикатам ликероводочных изделий. Со временем они становятся нестабильными и при хранении теряют свой товарный вид: отмечается образование помутнений, выпадение осадков физико-химического характера.
Анализ литературных источников и патентов показывает широкое описание применения ферментных препаратов в технологии получения плодово-ягодных соков и виноградных вин, но целесообразность применения композиций ферментов различной направленности действия для получения полуфабрикатов ликероводочных изделий описано очень мало [6, 63, 14, 75, 81].
Ферментативная обработка плодово-ягодного сырья позволит снизить риск образования помутнений, увеличить выход сока и морсов, повысить их органолептические показатели и стойкость напитков при хранении [53, 101, 103,102,100,99,106,113].
Применяя ферментные препараты необходимо руководствоваться требованиями, предъявляемыми технологией получения конкретного продукта, как по типу катализируемой реакции, так и по условиям действия ферментов (рН, температура, стабильность).
Для определения ферментативного состава ферментного препарата необходимо определить технологические режимы его применения, установить какие превращения он должен осуществлять и на какие вещества он не должен действовать.
Ферментные препараты, представленные на российском рынке являются комплексными, в связи с этим при действии одного или групп основных ферментов неизбежно действие и сопутствующих, которые могут негативно повлиять на качество получаемого продукта. Один и тот же препарат нельзя применять при переработке плодов и ягод с целью получения различных целевых продуктов.
Для производства спиртованных соков и морсов в ликероводочной промышленности предъявляются требования, близкие к требованиям, предъявляемым к препаратам для получения осветленных обеслектиненных соков. Необходимо также учитывать степень окрашенности сырья и воздействие ферментов на изменение красящих свойств плодово-ягодного сырья.
Основной процесс, протекающий при ферментативной обработке плодово-ягодного сырья — гидролиз полимеров сырья, в частности, пектиновых веществ. Но наряду с превращениями пектиновых веществ, изменения претерпевают и целлюлоза, гемицеллюлозы, белковые вещества и ряд других соединений. Ферментативные изменения мезги приводят к полному нарушению первичного состояния ткани. Как указывалось ранее, пектиновые вещества входят в состав клеточного сока, клеточных стенок и срединных пластинок растительной ткани. Пектиновые вещества плодово-ягодного сырья находятся в различных формах и в подвижном состоянии, они повышают водоудерживающую способность растительной ткани. В связи с этим, гидролиз пектина приводит к максимальному извлечению сока и облегчению процесса его осветления. Перерабатываемое плодово-ягодное сырье по технологическим параметрам можно разделить на четыре группы: ]. плоды, имеющие плотную ткань при технической недозрелости (например, яблоки, груши и пр.) При обработке пектиназами, основными ферментами которых являются эндополигалактуроназа и пектинэстераза гидролизуются водорастворимвіе пектиновые вещества, снижая вязкоств сока. Но при наличии в ферментном препарате мацерирующих ферментов происходит расщепление протопектина и распад плодовой ткани, приводящее к увеличению вязкости сока и снижению его выхода. 2. плоды и ягоды, имеющие тонкую покровную и рвіхлую основную ткань (например, малина, земляника, клубника, ежевика, смородина) Затруднение в извлечении сока плодов и ягод этой группы связано с их низкими дренажными свойствами. Под действием пектолитических препаратов ткань ягод и большинство клеток разрушается, клеточная проницаемость возрастает, выход сока возрастает, вязкость сока снижается. 3. культуры, при повреждении кожицы плодов, которых мякоть превращается в мезгу жидкой консистенции (виноград, вишня). Значительное количество сока при извлечении отделяется самотеком. При жестких режимах прессования сок легко отделяется, но в большинстве случаев его качество низкое. Поэтому для красных плодов желательно обеспечить распад как основной, так и покровной тканей для максимального извлечения красящих и ароматических веществ. Необходимым моментом является и снижение вязкости сока. 4. косточковые культуры (сливовые, кизил). В недозрелом состоянии эта группа имеет плотную ткань, которая является препятствием для извлечения сока. В процессе созревания ткань этой группы размягчается и становится пюреобразной, выделение сока из такой ткаии прессованием практически невозможно. Действие пектолитических ферментов приводит к увеличению клеточной проницаемости, путем гидролиза пектина и протопектина. Вязкость сока снижается и выход увеличивается [80]. Таким образом, анализ литературных данных показывает перспективность использования ферментов для деструкции полимеров растительной ткани с целью увеличения выхода сока и улучшения его качественных показателей. В связи с недостатком данных о влиянии различных факторов на протекание процесса извлечения сока возникает необходимость более подробного изучения процесса ферментативного гидролиза плодово-ягодного сырья, а именно определение воздействия ферментов различной направленности действия на плодово-ягодную массу и их оптимальные дозы; установление параметров ферментативной обработки наиболее рациональной для применения в промышленности (длительность процесса, температура и пр.); степень влияния ферментолиза на стабильность полуфабрикатов и изделий, приготовленных на основе плодово-ягодного сырья в течение храпения.
Методика математической обработки экспериментальных данных
В данной работе мы использовали статистический метод обработки результатов опыта, который заключается в следующем: Nk - результаты отдельных опытов; К - число опытов, являющееся средним арифметическим результатом, наиболее близким к истинному значению определения величины. Разность между результатами отдельного опыта Ni и средним результатом Ncp, взятая по абсолютной величине, называется абсолютной ошибкой отдельного опыта Ni: Средней абсолютной ошибкой является средняя арифметическая величина из численных значений отдельных ошибок: Абсолютная ошибка не дает представления о точности измерения. Чтобы определить точность измерения, находят относительную ошибку. Относительной ошибкой называется отношение средней абсолютной ошибки к среднему значению величины, выраженное в процентах: Результатом измерения обычно представляется в виде среднего значения ± средняя абсолютная ошибка. В результате математического анализа изменяемых величин было выведено уравнение зависимости параметров процесса. Для исследования были взяты яблоки, свежая клюква и свежая черноплодная рябина, а также отечественные и импортные ферментные препараты различной направленности действия. Характеристика объектов исследования представлены в таблице 1,2,3. Для определения относительной погрешности в показателях пектиновых и высокомолекулярных веществ, полученные данные были подвергнуты математической обработке.
Относительная погрешность результатов имеет отклонения, допускаемые при проведении химических анализов. Важными исследуемыми показателями сырья являются содержание высокомолекулярных веществ, таких как целлюлоза, гемицеллюлозы, белковые вещества, протопектин, крахмал, Показано, что исследуемое сырье отличается низким содержанием белковых веществ (0,1-0,45%) . В связи с тем, что при ферментативном способе обработки увеличение выхода сока и улучшение процесса прессования осуществляется, в основном, за счет разрушения плодовой ткани, то представлялось целесообразным исследовать полисахар ид ныЙ состав плодовой ткани изучаемого сырья. Исследования показали, что в черноплодной рябине преобладает гемицеллюлоза (4,8%), в клюкве - клетчатка (1,87%), в яблоках -гемицеллюлозы и целлюлоза (0,7 и 0,82% соответственно). Наибольшее содержание крахмала замечено у яблок - 0,4%. Основная причина нестабильности готовых изделий, а также плохой фильтрации соков - наличие в них пектиновых веществ. Эти вещества обладают свойствами гидрофильного коллоида, переходя в сок, в присутствии спирта дают желеобразный осадок. Это препятствует фильтрации соков т.к. в сетке геля сосредотачиваются белковые вещества, низкомолекулярные продукты, частички растительной ткани и, что наиболее важно, сок. Это мешает выпадению в осадок вышеуказанных продуктов и выведению их из среды. Таким образом, гидролизуя пектиновые вещества можно ускорить процесс осветления соков и улучшить их фильтрацию. Присутствие белка в соках также нежелательно т.к. даже его незначительное содержание может пр и вести к возникновению танно -белкового помутнения [9]. Эти данные свидетельствуют о том, что наряду с ферментами пектолитического комплекса должны применяться также ферменты целлюлолитического, гемицеллюлазного и протеолитического действия. Следовательно, на следующем этапе работы целесообразным явилось проведение исследования ферментных препаратов, представленных на российском рынке. Согласно полученным данным по ферментативным активностям препаратов представилось интересным проследить их содержание соответственно общей пектолитической активности (ПкС всех препаратов принята за единицу). Полученные соотношения представлены в таблицах 4,5. Как видно, все пектолитические препараты отличаются по соотношениям ферментных активностей. Так, из ряда анализируемых препаратов можно выделить препараты Пектинекс I, Пектинекс III, , Рапидаза, Ксиланазный комплекс, Целлюлазно-ксиланазный комплекс, как источники эндополигалактуроназной активности, а препарат Арапект проявляет преобладающую пектинстеразную активность. Высокое значение пектинэстеразной и полигалактуроназной активностей относительно пектиназной активности имеют препараты Пектинекс IV, Фруктоцим А. В качестве источника транслиминазной активности можно отметить препарат Мацеробациллин. Ферментный препарат Рапидаза проявляет наряду с активностями литического характера, трансэлиминазное действие. Полученные данные свидетельствуют о том, что используемые ферментные препараты обладают широким спектром дейсі-вия и различаются составом и соотношениями основных и сопутствующих ферментов. Так, например, рассматривая соотношение ферментных активностей в ферментных препаратах пектолитического действия, можно отметить высокое содержание пектинэ стер азы в препаратах Арапе кт , Фруктоцим А, Пектинекс IV, Рапидаза; полигалактуроназы - Пектинекс III, Пектинекс I. Анализируя наличие ферментов, воздействующих на некрахмальные полисахариды и белковые вещества, хотелось бы отметить, что их присутствие в препаратах отмечается как следовые количества: наиболее высокое содержание целлюлолитической активности в препарате Фруктоцим А (15,5 ед ЦС на 1 ед ПкС препарата). В свою очередь препараты, основная направленность действия которых - гидролиз целлюлозы, гемицеллюлозы, белковых и крахмалистых веществ содержат низкие активности ферментов, воздействующих на пектиновые вещества, наиболее высокое содержание пектолитической активности наблюдается в КС- и ЦС-КС - комплексах. Из вышесказанного следует, что исследуемые ферментные препараты имеют отличия в специфичности действия на растительные субстраты. В связи с этим на следующем этапе работы представилось интересным провести исследования для определения оптимальной дозировки ферментов для гидролиза структурных компонентов растительного сырья путем изучения действия ферментных препаратов с различным соотношением активностей на соответствующие им субстраты.
