Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы и обоснование цели исследования 7
1.1 Лектины семян растений 7
1.1.1 История открытия лектинов и их свойства 7
1.1.2 Функции лектинов в живых системах 10
1.1.3 Направления использования лектинов 12
1.2 Биохимические особенности семян клещевины 14
1.3 Биохимические особенности семян сои 21
1.4 Структура белка и её изменение при денатурации 27
1.4.1 Структура белка 27
1.4.2 Денатурация белка 30
1.5 Лектины семян клещевины и сои 33
1.5.1 Лектины семян клещевины 33
1.5.2 Лектины семян сои 38
1.6 Современная технология переработки семян клещевины и сои 42
1.6.1 Технология переработки клещевины 42
1.6.2 Технология переработки сои 44
2 Методическая часть 47
2.1 Характеристика объектов исследования 47
2.2 Характеристика методов исследования и структурная Схема исследования 48
3 Экспериментальная часть 56
3.1 Биохимическая характеристика семян исследуемых сортов клещевины и сои 56
3.2 Активность лектинов семян исследуемых сортов клещевины и сои 62
3.3 Изменение активности лектинов семян исследуемых сортов клещевины и сои под влиянием термической обработки 69
3.4 Изменение активности лектинов семян исследуемых сортов клещевины и сои при прорастании 85
3.5 Изменение активности лектинов семян исследуемых сортов клещевины и сои под влиянием некоторых химических веществ 94
3.5.1 Изменение активности лектинов семян исследуемых сортов клещевины и сои под влиянием органических кислот 96
3.5.2 Изменение активности лектинов семян исследуемых сортов клещевины и сои под влиянием соединений кремния 101
3.6 Разработка рекомендаций по получению кормового продукта из шротов клещевины и сои 108
Выводы и рекомендации 112
Литература 114
Приложения 131
- Структура белка и её изменение при денатурации
- Современная технология переработки семян клещевины и сои
- Характеристика методов исследования и структурная Схема исследования
- Изменение активности лектинов семян исследуемых сортов клещевины и сои под влиянием термической обработки
Введение к работе
Несмотря на постоянно ведущиеся работы, направленные на повышение производства растительного белка, проблема дефицита кормового белка продолжает оставаться достаточно острой как в России, так и в других странах [98, 99]. Существует потребность в расширении кормовой базы животноводства, а также в повышении биологической ценности кормов при одновременном снижении их себестоимости. Это делает актуальным изучение возможности повышения эффективности использования в кормовых целях высокобелковых шротов, получаемых при переработке масличных семян.
В нашей стране главным источником кормового белка традиционно являются зерновые культуры, содержащие в среднем около 10 % сырого протеина, дефицитного по незаменимым аминокислотам. Как известно, дефицит лизина в протеине пшеницы составляет более 50 %, а в протеине кукурузы -более 40 %. [8, 9]. В связи с этим практически невозможно обеспечить высокую продуктивность животных без обогащения их рациона полноценными кормами с высоким содержанием протеина.
Источником полноценного кормового белка являются продукты переработки масличных семян [25]. Однако многие вопросы получения пищевых и кормовых продуктов из белка масличных семян всё ещё не решены в полной мере. Причиной этого является присутствие в растительном белке ряда антипитательных веществ, затрудняющих его использование [125]. К числу таких веществ относятся лектины.
Лектины - гетерогенная группа белков неимунной природы, обладающих свойством обратимо и избирательно связывать сахара и их остатки, не вызывая их химического превращения. Присутствие активных лектинов в шроте затрудняет пищевое и кормовое использование этого высокобелкового продукта, так как лектины оказывают повреждающее действие на пищеварительный тракт человека и животных. Особенности и степень этого повреждающего действия прямо связаны с количеством активных лектинов, попавших в пищеварительный тракт. Существуют также лектины, такие как лек-тины клещевины, имеющие в своем составе токсический компонент, что создает дополнительные трудности для переработки в кормовых целях семян, в которых они содержатся. Продукты, содержащие неинактивированные лектины с токсическим компонентом, представляют опасность для сельскохозяйственных животных и не могут быть использованы в кормовых целях без специальной обработки, направленной на инактивацию этих веществ. Однако зачастую подобная обработка приводит к избыточной денатурации белка в жмыхе и шроте, что снижает кормовую ценность последних и делает инактивацию лектинов экономически неэффективной. Это приводит к тому, что значительное количество жмыхов и шротов, полученных при переработке клещевины, нерационально используются в качестве удобрения или топлива.
Между тем, возрастающая сейчас в России потребность в производстве растительных масел, имеющих как пищевое, так и техническое назначение, обусловливает дальнейшее увеличение объемов получаемого при этом шрота, являющегося ценным источником растительного белка.
Как известно, наличие и активность лектинов в семенах обусловлены генетически [33 -35, 146, 164]. Существуют экспериментальные данные [34, 91, 95, 97, 122], свидетельствующие о значительных различиях в количестве и активности лектинов у семян различных сортов одной и той же культуры. В последнее время селекционерами созданы новые сорта клещевины и сои, превосходящие существовавшие ранее по ряду хозяйственно-полезных признаков. Однако количество и активность лектинов в семенах этих сортов не исследованы. Это обусловливает необходимость изучить эти показатели в современных сортах сои и клещевины, выведенных селекционерами в последние годы.
Изучение количества и активности лектинов в семенах, находящих применение в кормопроизводстве, а также разработка способов их инактивации ведется в США и странах Европы с начала 20-го века [141, 156, 157, 159, 163, 178, 181, 182, 184]. В нашей стране так же проводились исследования, на 6 правленные на изучение лектинов в технологическом аспекте [91, 61, 62, 4, 7]. Однако в последние годы в России изучение лектинов ведется главным образом в области иммунологии, иммунохимии и фармакологии [69, 70, 74 — 77, 101,108].
Тем временем проблема лектинов, являющихся антипитательными компонентами шротов из семян масличных растений, в области технологии все еще не решена в полной мере.
Существующие методы инактивации лектинов обладают рядом недостатков, что определяет необходимость проведения исследований с целью их дальнейшего совершенствования, а также разработки новых способов, позволяющих обеспечивать более полную инактивацию лектинов при максимально возможном сохранении биологической ценности белка.
Таким образом, разработка рекомендаций, направленных на повышение эффективности использования в кормовых целях белка масличных семян, основанная на изучении количества, активности и свойств лектинов этих семян, является актуальной и имеет прикладное значение для масложировой промышленности и кормопроизводства.
Структура белка и её изменение при денатурации
Белки — это класс биологических полимеров, присутствующих в каждом живом организме [63, 79]. Для большинства млекопитающих рост и развитие организма происходит за счет продуктов, содержащих белки в качестве пищевого компонента [85, 86].
В растениях белки выполняют разнообразные функции, важнейшими из которых являются каталитическая, запасная, защитная и структурная. В зависимости от выполняемой в живом организме функции белки делят на несколько классов [64, 79].
Все белки представляют собой полимеры, цепи которых собраны из мономеров - аминокислот. Аминокислоты - это органические соединения (алифатические, ароматические или гетероциклические), содержащие в своем составе хотя бы одну аминогруппу -NH2 и карбоксильную группу -СООН [66, 79, 85, 86].
Известно, что в организмах живых существ содержится более 100 различных аминокислот. В составе различных белков независимо от их биологической функции используются 20 аминокислот [79]. Десять аминокислот из них (валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, лизин, аргинин, гис-тидин, фенилаланин и триптофан) называют незаменимыми. Организм для нормального роста и развития должен постоянно получать их с белковой пищей. Эти аминокислоты входят в состав белков, но могут также находиться в живых организмах и в свободном состоянии [67, 79].
Аминокислоты представляют собой биполярные ионы. Под действием электрического тока они мигрируют к катоду или аноду (в зависимости от рН среды). Значение рН-среды, при котором устанавливается равенство положительных и отрицательных зарядов, называется изоэлектрической точкой. В изоэлектрической точке аминокислоты электрически нейтральны. В кислой среде (рН ниже, чем в изоэлектрической точке) аминокислота ведет себя как катион - мигрирует к катоду. В щелочной среде (рН выше, чем в изоэлектрической точке) аминокислота ведет себя как анион — мигрирует к аноду [79]. Белковая молекула образуется в результате последовательного соединения аминокислот, при этом карбоксильная группа одной кислоты взаимодействует с аминогруппой соседней молекулы, в результате образуется пептидная связь -CO-NH— и выделяется молекула воды [67]. Пептидная связь является единственной ковалентной связью, при помощи которой аминокислотные остатки соединяются друг с другом, образуя основу белковой молекулы. Пептидная связь характеризуется высокой степенью стабильности при рН от О до 14 [67, 79]. Кроме ковалентных, ионных, водородных связей, в молекуле белка возникают гидрофобные взаимодействия и связи [67, 86, 89]. Как известно, кроме последовательности аминокислот полипептида (первичной структуры), большую роль играет трёхмерная структура белка. По форме молекулы и особенностям пространственной структуры белки подразделяют на глобулярные, форма молекулы которых близка к сферической или эллиптической, а также фибриллярные, молекула которых имеет удлиненную форму и образует многомолекулярные нитевидные структуры — фибриллы [67, 79, 85, 86, 89]. Глобулярные белки состоят из одной полипептидной цепи или нескольких, плотно свернутых за счет нековалентных и ковалентных связей в компактную частицу - глобулу [67, 79]. Фибриллярные белки состоят из вытянутых или скрученных в спирали полипептидных цепей, расположенных параллельно и соединенных многочисленными связями нековалентной и ковалентной природы [85, 86, 131]. Как известно, выделяют четыре уровня структуры белка [79, 85, 86, 89]. Первичной структурой называют последовательность аминокислот в полипептидной цепи, соединенных ковалентными связями [79, 126]. Вторичной структурой принято считать локальное упорядочивание фрагмента полипептидной цепи, стабилизированное водородными связями и гидрофобными взаимодействиями. Ниже приведены некоторые распространённые типы вторичной структуры белков [79, 85, 86]: — а-спирали - плотные витки вокруг длинной оси молекулы, один виток составляют 3,6 аминокислотных остатка, спираль стабилизирована водород ными связями между Н и О пептидных групп, отстоящих друг от друга на 4 звена. Спираль построена исключительно из одного типа стереоизомеров аминокислот (L), хотя она может быть как левозакрученной, так и правозак рученной; в белках преобладает правозакрученная; - {3-структура (складчатые слои, листы)- несколько зигзагообразных полипептидных цепей, в которых водородные связи образуются между отно сительно удалёнными друг от друга в первичной структуре аминокислотами или разными цепями белка, а не близко расположенными, как имеет место в а-спирали. Эти цепи обычно направлены N-концами в противоположные стороны.
Существует ряд других типов вторичной структуры белков, в т.ч. неупорядоченные фрагменты («беспорядочный клубок») [85, 86].
Третичная структура белка образуется самопроизвольно и зависит от размера, формы и полярности аминокислотных остатков, их последовательности расположения в полипептидной цепи, т.е. от первичной структуры, а также от типа её вторичной структуры, определяя пространственную организацию белковой молекулы [67, 79]. В результате множества относительно слабых связей все части пептидной цепи белка оказываются фиксированными, образуя компактную структуру - глобулу, характерную для всех глобулярных белков [67, 79].
Фибриллярные белки при формировании третичной структуры не образуют глобул, их полипептидные цепи в виде образований вторичной структуры формируют волокна (фибриллы). Полипептидные цепи в волокнах (фибриллах) сшиты дисульфидными связями или связями на основе аминокислоты лизина. Известны также фибриллярные белки, не имеющие ковалентных связей между полипептидными цепями. Они удерживаются водородными связями или гидрофобным взаимодействием [79, 85, 86].
Четвертичная структура белка образуется посредством нековалентных связей (водородных, ионных, гидрофобных взаимодействий, электростатического притяжения), которые связывают полипептидные цепи в особые структуры, состоящие из субъединиц. Белки с молекулярной массой более 50 000 Да почти всегда имеют такую структуру. Молекулы белков, обладающих четвертичной структурой, могут при определённых условиях распадаться на отдельные субъединицы, а при других условиях — соединяться вновь. Порядок соединения в четвертичную структуру отличается высокой специфичностью и строго соответствует особенностям контактных поверхностей субъединиц [67, 79].
Нативная конформация глобулярного белка легко изменяется под влиянием химических или энергетических и механических нагрузок. Под влиянием внешних факторов может происходить разрыв связей, стабилизирующих пространственную структуру белковой молекулы, в результате упорядоченная, уникальная для каждого белка конформация пептидной цепи нарушается и белковая молекула вся целиком или значительная её часть принимает форму «беспорядочного клубка». Так обычно проявляется денатурация белка [67, 85, 86].
Современная технология переработки семян клещевины и сои
Традиционно семена клещевины перерабатывались только с целью получения касторового- масла;, обладающего рядом уникальных свойств и имеющего широкую область применения. Научные исследования, проводимые в связи с потребностью в оптимизации параметров переработки клещевины, были направлены на повышение качества получаемого масла [50, 127]. Из-за присутствия токсических веществ в клещевинном шроте его кормовое использование долгое время считалось неприемлемым. После того, как были разработаны способы технологической обработки, позволяющие значительно снизить токсичность этого продукта, началось его ограниченное использование в кормовых целях [7, 8, 9, 69, 70, 91]. Тем не менее, значительное количество клещевинного шрота использовалось в качестве удобрения, либо просто не находило применения. В промышленных масштабах в нашей стране клещевина перерабатывалась по двум схемам. Первая схема: Форчан — форпресс — экспеллер. Вторая схема: Форпрессование - экстракция. Переработка семян клещевины по этим схемам могла проводиться как с отделением, так и без отделения семенной оболочки [7]. На Краснодарском маслозаводе № 2 с начала 50-х годов 20-го века семена клещевины перерабатывались по первой схеме. При этом обезвреживание жмыха проводилось в пятичанной жаровне пропаркой острым паром с одновременным вводом горячей воды, доведением влажности материала до - 18 % и последующей сушкой глухим паром. Продолжительность пребывания в каждом чане 30 минут с доведением температуры от 115 до 135С. Однако при работе по этой схеме в жмыхе оставалось значительное количество масла (до 8 %).
Кроме того, воздействие достаточно высоких температур в течение 2-х часов значительно снижало биологическую ценность белков [7]. В 1976 г. на Белореченском МЭЗе при работе по второй из схем (фор-прессование — экстракция) была освоена технология обезвреживания клещевинного шрота влаготепловой обработкой в чанном тостере. Для определения степени обезвреживания шрота применялся качественный анализ по реакции гемагглютинации. Используемая технологическая схема позволяла получать шрот, характеризующийся отсутствием реакции агглютинации, однако не было установлено, насколько полно при этом сохранялась биологическая ценность получаемого кормового продукта [7]. Есть литературные данные [13, 116, 181, 182, 184], что существуют следующие схемы: 1. Форпрессование - экстракция; 2. Двукратное прессование - экстракция; 3. Двух- и трехкратное прессование Переработку проводят как с отделением семенной оболочки, так и без отделения. Известно о проведении за рубежом работ по созданию технологии переработки семян клещевины путем сочетания влаготепловой обработки и обработки различными химическими реагентами (кислотами, щелочами, аммиаком, перманганатом калия и т.п.) [13]. Однако отсутствуют данные о применении подобных технологий в промышленных масштабах. Белки соевых семян, в связи с их высокой биологической ценностью, широко используются как в пищевых, так и в кормовых целях [8, 44, 53, 56, 58, 59].
Кормовое использование продуктов переработки сои заключается как в добавлении в корма соевой дробленки, жмыха или шрота в качестве источника белка, так и в производстве комбикормов с использованием тестированного соевого шрота. Соевые добавки являются высокоценной белковой составляющей рациона крупного рогатого скота, рыбы и птицы [8, 9, 13, 57]. В нашей стране выращивание сои началось в 19-м веке. В 20-е годы 20-го века началось широкое возделывание сои в нескольких регионах страны, в том числе в Краснодарском крае. Семена сои перерабатывались с целью получения масла, используемого в пищевых целях, и шрота и жмыха, используемых в кормовых целях. В 70 - 80-е годы 20-го века расширение масштабов кормового использования соевого шрота привело к постоянному росту его импорта из других стран. В настоящее время соевый белок широко используется в нашей стране в пищевых и кормовых целях. На протяжении двух последних десятилетий производство и переработка сои являются одним из приоритетных направлений государственной аграрной политики России [13, 43, 49, 57]. В качестве компонентов кормов как в нашей стране, так и в США и в странах Европы, обычно используют следующие продукты переработки соевых бобов: соевые шроты, жмыхи и полножировую соевую тестированную или экструдированную муку [8, 9, 94]. Как уже было отмечено, использовать соевый шрот в кормовых целях можно только после термической обработки, направленной на инактивацию антипитательных веществ [107]. С этой целью применяют прожаривание, пропаривание, экструдирование, автоклавирование [100].
Обычно, при традиционной промышленной переработке сои, после из влечения масла из измельченных семян, соевый шрот поступает в тостер, где подвергается влаготепловой обработке при температуре от 85 до 110 С, при влажности шрота от 13 до 15 %, в течении 30 - 50 минут [4]. В последнее время особенно широко применяется экструдирование в экструдерах различного типа [22, 45, 47, 51]. Экструдирование - это сложный физико-химический процесс, который протекает под действием механических усилий при условии присутствия влаги и высокотемпературного воздействия. Экструдирование семян сои обычно производят на отечественных экструдерах ЭЗ-210 М (Черкассыэлеватормельмаш); Экспро-02 (ООО НПП «Экспро», г. Старый Оскол); на установке УММП-1М51 (ОАО «Луч», г. Белгород), переоснащенной на выработку продукта без отделения масла; на экс-трудере КМЗ-2У с измененной шнековой частью и выходной головкой, а также на импортном экструдере модели NO 2500 фирмы Инста-Про. Известен, в частности, метод обработки семян сои на экструдере КМЗ-2У при температуре 110 - 138 С, обеспечивающий снижение активности уреазы до 0,1 - 1,35 А рН и снижение активности ингибитора трипсина до 20,3-17,7 мг/г [22].
Характеристика методов исследования и структурная Схема исследования
При проведении экспериментальных исследований использовали стандартные методики, рекомендуемые ВНИИЖ, и современные инструментальные методы биохимического и физико-химического анализа [1, 90, ПО, 114].
При этом применяли методику поддержания всех параметров исследуемого процесса, кроме изучаемого, на постоянном уровне. Эксперименты проводили в нескольких повторностях, обеспечивающих требуемую точность определения изучаемых показателей. Хранение семян до обработки вели в эксикаторах при температуре +4 С и относительной влажности воздуха не более 70 %.
Для проращивания отобрали здоровые семена клещевины массой 0,28 — 0,33 г и сои 0,16 - 0,20 г. Проращивание семян осуществляли следующим образом: здоровые семена предварительно промывали дистиллированной водой, укладывали между двумя листами фильтровальной бумаги, увлажняли дистиллированной водой и помещали в емкость, насыщенную парами воды. Проращивание проводили в отсутствие света при температуре 20±2 С. Прорастающие семена отбирали через 1, 4, 7 и 10 суток после увлажнения для дальнейших исследований (гемагглютинирующая активность лектинов и со держание сырых лектинов). При этом исследовали семядоли, а проростки удаляли. Обезжиривание семян проводили петролейным эфиром посредством четырехкратного настаивания. Семена клещевины при этом обрушивали вручную, после чего их ядра измельчали; семена сои измельчали без обрушивания. Обезжиренные семена высушивали на воздухе.
Термическую обработку семян проводили в двух вариантах: нагревание измельченных семян без дополнительного увлажнения при 160 С в течение различных отрезков времени и варка семян в воде при температуре 100 С. Перед термообработкой по первому варианту семена клещевины были обрушены вручную, измельчены и обезжирены петролейным эфиром; семена сои были измельчены без обрушивания и также обезжирены. При термообработке по второму варианту варке подвергались цельте семена сои и обрушенные вручную неизмельченные семена (ядра) клещевины.
Инактивацию лектинов в образцах шрота проводили в стальных патро-нах вместимостью 200 см . При этом 50 г материала увлажняли до требуемых значений, добавляли определенное количество кремниевой кислоты, перемешивали и нагревали в сушильном шкафу при исследуемых параметрах.
Определение рН среды проводили при помощи рН-метра-милливольтметра «Аквилон рН-410» при температуре окружающей среды 18±1 С. Массовую долю влаги исследуемых семян определяли согласно ГОСТ 10856 - 96 высушиванием при 100 - 105 С до постоянной массы [37]. Массовую долю сырого жира (сумму липидов) определяли экстрагированием масла из измельченных семян этиловым эфиром в аппарате Сокслета согласно ГОСТ 10857 - 64 [38]. Массовую долю общего азота в исследуемых семенах и белковых экстрактах из них определяли титриметрически по методу Къельдаля согласно ГОСТ 26889-86 [40]. Определение массовой доли небелкового азота в экстрактах из иссле дуемых семян проводили после предварительного осаждения белков 5 %-ным раствором трихлоруксусной кислоты [1, 72, 109]. Для определения массовой доли белка (сырых лектинов) в экстрактах из исследуемых семян вначале устанавливали массовую долю белкового азота как разность общего и небелкового азота. Затем полученный результат пересчитывали на коэффициент 6,25. Определение массовой доли сырой клетчатки проводили в соответствии с ГОСТ 28553 - 90 путем последовательного кипячения навески исследуемого образца со слабыми растворами серной кислоты и гидроксида калия. После проведения данных операций в нерастворимом состоянии остается клетчатка, массовую долю которой определяли весовым методом после высушивания при 100 - 105 С до постоянной массы [41]. Массовую долю сырой золы определяли в соответствии с ГОСТ 10847 - 74 по методике, предусматривающей сжигание образцов в муфельной печи [36]. Активность уреазы определяли в соответствии с ГОСТ 13979.9-69 [39]. Активность протеолитических ферментов определяли методом, в соответствии с которым ферментным препаратом, выделенным из исследуемого растительного материала, действовали на раствор казеина, затем неразло-жившийся белок осаждали, а в фильтрате определяли количество разложившегося белка посредством измерения оптической плотности на спектрофотометре [84]. Относительную биологическую ценность определяли с помощью тест-организма Тетрахимена пириформис (Tetrachymena pyryphormis) по методике, разработанной А.Д. Игнатьевым с сотрудниками [52, 129]. Инфузория Tetrachymena pyryphormis имеет двойной цикл пищеварения: кислотный и щелочной. Многие ее ферментативные системы адекватны ферментным системам высших животных, и для ее роста требуются все незами-нимые аминокислоты. Общие черты жизнедеятельности высших животных и Tetrachymena pyryphormis обусловили ее широкое применение в качестве тест-объекта при изучении относительной биологической ценности исследуемых пищевых продуктов, в данной работе - белков семян ряда масличных растений. Быстрый рост в благоприятных условиях и микроскопические размеры инфузории Tetrachymena pyryphormis позволяют получать за короткое время статистически достоверные данные, совподающими с экспериментальными данными исследований, проводимых на высших животных. В основу метода положен учет числа инфузорий, размножившихся за определенное время в одинаковых условиях при употреблении в пищу стандартного белка (казеина) и испытуемого продукта, содержащего определенное количество азота. Результаты выражают в процентах. Гемагглютинирующую активность лектинов определяли по реакции агглютинации эритроцитов человека 2-ой группы крови. Трипсинизацию эритроцитов проводили в течение 1 часа при 37 С в 0,01 М натрий-фосфатном буфере рН 7,2+/-0,2; концентрация трипсина - 1,5 мг/мл. Трипсинизированные эритроциты трижды отмывали 0,9 %-ным раствором NaCl (1:4), переосаждая при 1000 об/мин в течение 10 минут. В качестве препаратов лектинов использовали сырые экстракты белков (сырые лектиньт), извлеченные буферно-солевым раствором (натрий-фосфатный буфер 0,01 М, рН 7,2+/-0,2), содержащим 0,15 М NaCl при извлечении лектинов из семян клещевины и 0,4 М NaCl при извлечении лектинов из семян сои. Для этого по 3 г исследуемого материала измельчали, заливали 50 см3 соответствующего буферно-солевого раствора и проводили экстракцию настаиванием в течение 24 часов. При работе с обезжиренными ядрами клещевины после нагревания при 160 С 1 г исследуемого материала измельчали, заливали 50 см3 буферно-солевого раствора и проводили экстракцию, как описано выше.
Изменение активности лектинов семян исследуемых сортов клещевины и сои под влиянием термической обработки
Целью данной части исследования являлось изучение устойчивости лектинов семян клещевины сорта Белореченская и сои сорта Альба к термической обработке.
Следует заметить, что инактивация лектинов при помощи термической обработки достаточно хорошо изучена. В промышленности традиционно именно термическая обработка применяется для детоксикации клещевинного шрота с целью получения кормового продукта. Так, например, на Краснодарском маслозаводе №2 в 50-х — 60-х годах обезвреживание клещевинного жмыха проводилось при влажности материала 15 — 18 % с доведением тем пературы до 115 - 135 С в течение 2-х часов [7]. Есть данные [7], что оптимальными режимами детоксикации клещевинных жмыхов являются параметры: влажность 18 %, температура 135 С, продолжительность обработки 30 минут; оптимальными режимами детоксикации клещевинных шротов являются следующие параметры: влажность 20 %, температура 120 С, продолжительность обработки 40 минут.
По поводу устойчивости лектинов сои к термической обработке следует сказать, что, в соответствии с литературными данными, лектины сои могут быть инактивированы обработкой при 80 - 100 С в течение 15 — 25 минут [4, 93]. В данной части исследования была поставлена задача в общем оценить устойчивость лектинов новых улучшенных сортов клещевины и сои селекции ВНИИМК, выращенных в условиях Краснодарского края, к различным режимам термической обработки.
Термическую обработку проводили в двух вариантах: нагревание без предварительного увлажнения при температуре воздуха 160 С в течение различных отрезков времени и нагревание в воде при температуре воды 100 С. Контрастные режимы были выбраны с целью изучения устойчивости объектов исследования к термической обработке.
Перед термообработкой по первому варианту семена клещевины были обрушены вручную, измельчены и обезжирены петролейным эфиром; семена сои были измельчены без обрушивания и также обезжирены. При термообработке по второму варианту варке подвергались целые семена сои и обрушенные вручную неизмельченные семена (ядра) клещевины. В ходе экспериментов было отмечено, что лектины из семян клещевины сорта Белореченская с исходной влажностью 5,2 % проявляют значительную устойчивость к воздействию температуры. Изменение активности лектинов из семян клещевины в результате нагревания при 160 С и изменение массовой доли сырых лектинов, а также уравнения регрессии, описывающие данные процессы, представлены на рисунке 3.4 [23, 24, 129].
Как видно из полученных данных, для полной инактивации лектинов из семян клещевины сорта Белореченская потребовалось 4 часа нагревания при 160 С. При этом нагревание в течение 1 часа, несмотря на заметное снижение массовой доли белка в экстракте, не оказало влияния на активность лектинов. Это свидетельствует о том, что в первую очередь денатурации подвергаются белки семян, не относящиеся к лектинам. Однако при продолжении нагревания лектины также подвергаются денатурации, вследствие чего наблюдается значительное снижение их активности. За 4 часа нагревания, необходимых для полной инактивации лектинов, массовая доля сырых лектинов снизилось на 85,64 %, с 9,54 до 1,37 % от массы исследуемого материала. Изучение влияния термической обработки на активность лектинов семян клещевины и сои также включало в себя определение электрофоретического состава белков сырых лектинов, извлеченных из соответствующего материа ла, до термической обработки и после неё, с целью отследить изменения, происходящие в белке под её влиянием.
Распределение электрофоретических фракций белков сырых лектинов, извлеченных из исходных семян (т.е. не прошедших термической обработки) клещевины сорта Белореченская, представлено в таблице 3.9.
