Экспериментальное продуцирование ферментного препарата для расщепления таннина при комплексной переработке гранат

На сегодняшний день во всем мире производство натуральных фруктовых соков, их осветление, концентрирование, обеспечение стабильности цвета и консистенции, их безопасность, соответствие Международным стандартам ISO и требованиям HACCP является актуальной задачей.

Например, основным показателем качества гранатового сока и концентрата, находящегося на хранении, является мутность последнего, определяемая турбидиметрическим методом в следующем порядке. Измеряется в единицах NTU (Normality оf Turbidity – норма мутности, количество высокомолекулярных веществ, приходящееся на единицу объема сока, ммоль/см³), количество и состав коллоидных веществ, образовавшихся в соках при хранении. Им уделяется особое внимание в зарубежных странах. В связи с этим цена за 1 кг гранатового сока колеблется в пределах $ 5-20. Производство качественного натурального гранатового сока и концентрата требует решения задачи стабильности консистенции в определенный период хранения, предотвращения на стадии переработки гранатов на сок ряда проблем, таких как изменение цвета и мутности сока и появление осадка на дне тары.

Исследования изменений, протекающих в готовой продукции, хранящейся на охлаждаемых (для гранатового сока t=2-3⁰С) складах, показали, что изменяются физико-химические показатели грана­тового сока и концентрата при его хранении. Точнее, мутность гранатового сока резко повышается, а цветность отклоняется от натурального рубинового.

Танин– фенольное соединение, содержится в кожуре(10-15%) и внутренних перегородках гранатов (25-30%), легко экстрагируется в воде, попадает в сок на двух этапах переработки гранатов:

• переходит с кожуры и внутренних перегородок гранатов в сок путем экстракции собственным соком при нарезании гранатов;
• соразмерные с зернами граната куски кожуры и внутренних перегородок попадают в мезгу, далее при прессовании танин экстрагируется и переходит в сок.

Не полностью исследованы пути использования кожуры и внутренних перегородок граната, биологически активные компоненты, извлекаемые из них. Экспериментальное исследование высокомо­леку­лярных коллоидно-глобулярных агрегиро­ванных образований в соке на узбекско-турецком СП «Эл-Кол» и узбекско-корейско-американском СП «Green World» показали, что их основу составляет не что иное, как танин.

Нами исследован способ ферментативного расщепления танина гранатового сока и доведения его значения до допустимого по органолептическим показателям в технологии производства гранатового сока в лаборатории «Ферменты микроорганизмов» Института микробиологии АН РУз.

Целью экспериментов поставлено изыскание путей расщепления танина, содержащегося в соке, путем селективного отбора подходящего штамма микроорганизмов, имеющихся в лаборатории «Ферменты микроорганизмов» института.

Сущность экспериментов заключается в исследо­вании способностей грибов Pleurotus ostreatus, Aspergillus oryzae, Aspergillus niger, Aspergillus terreusи дрожжейSaccharomyceus cereusaeпроду­цировать ферментные препараты, расщепляющие источники углеродов, в том числе танин.Для проведения экспериментов использованы эти микро­организмы.Такие эксперименты обычно проводятся в среде Чапека. Согласно стандартной методике среда Чапека изготовляется двумя способами.

При первом способе используются соли NaNO₃, KH₂PO₄, MgSO₄*7H₂O, KCI,FeSO₄*7H₂O, сахароза (или глюкоза) и дистиллированная вода.

Во втором способе используется дрожжевой автолизат, глюкоза, соли KH₂PO₄, MgSO₄*7H₂O, KCI,FeSO₄*7H₂O и дистиллированная вода. Исполь­зуется среда Чапека при продуцировании ферментных препаратов в специальных микро­биологических условиях для штаммов микроорганизмов.

Вся серия экспериментов направлена на обеспе­чение максимального размножения микроорга­низмов и продуцирования ферментов для обеспечения себя питанием. Эти условия включают следующее:

• жидкая среда Чапека, без агар-агара, с частичной в начале и полной в конце экспериментов заменой сахарозы чистым порошкообразным танином в первом варианте и измельченной до порошкообразного состояния сухой кожурой граната во втором варианте;
• твердая среда Чапека с агар-агаром при тех же и других условиях.

Нами приготовлена среда Чапека для экспериментальных исследований по первому способу в двух вариантах (табл.1). Среда Чапека в течение всех промежуточных приготовлений стерилизуется при давлении 0,5-1,0 атм в течение 30-60 мин. Варианты различаются использованием порошков чистого танина и кожуры граната. 

Таблица 1.

Состав среды Чапека, вариант 1

Проращивание штаммов проведено в твердой с агар-агаром (табл.1) и жидкой без агар-агара (табл.2) средах Чапека.

Для проведения экспериментов нами введены изменения в состав стандартной среды Чапека. В обоих вариантах сахарозачастично заменена: в первом–чистым порошкообразным танином и во втором –порошком кожуры гранатов.При использовании порошка кожуры граната минеральные вещества среды Чапекауменьшены с учетом минеральных веществ кожуры.

Таблица 2.

Состав среды Чапека, вариант 2

В ходе экспериментов выяснено, что в жидкой и твердой средах Чапека с частичной в начале экспериментов и полной в конце экспериментов заменой сахарозы порошком чистого танина в первом варианте и порошком сухой кожуры граната во втором варианте грибы Pleurotus ostreatus, Aspergillus oryzae, Aspergillus niger, Aspergillus terreusидрожжи Saccharomy ceuscereusae смогут выжить при различных условиях. Эксперименты показали, что в любой момент времени, при различном объеме питательных сред Чапека, приготовленных с добавлением чистого порошко­образного танина и порошка сухой гранатовой кожуры, штаммы микроорганизмов Aspergillus oryzae, Aspergillus niger и Aspergillus terreus проявляют максимальную активность (табл. 3).

Таблица 3.

Сравнительная таблица активности ферментного препарата с танназой 

Можно сделать вывод, что для усвоения танина, добавленного в среду Чапека в чистом виде и в составе гранатовой кожуры, три вышеприведенных микроорганизма продуцируют ферментный препарат, содержащий танназу. Активность фермента танназа проверяется путем отбора пробы из ферментного препарата и испытания его способности расщеплять танинна его 1%-ном растворе. Степень расщепления танина в этом растворе определяется при помощи диаграммы изменения количества танина по оптической плотности D (калибр), разработанной нами специально для этой цели (рис.1).