Комплексная биотехнологическая переработка гороховой муки с получением белковых концентратов

Цель работы – Разработка комплексной биотехнологической переработки гороховой муки с получением безопасных биологически полноценных пищевых и кормовых белковых концентратов с заданными функциональными и органолептическими свойствами. Основными объектами исследования служили: гороховая мука из зерна сорта «Ямал», ферментные препараты Shearzym 500 L, Viscoferm L, Fungamyl 800 L, AMG 300 L 2500, Alcalase 2,4 L FG, лактат кальция (Е327), микробная трансглютаминаза классическая, дрожжи Saccharamyces cerevisiae 121 и микромицет Geotrichum сandidum 977. При выполнении исследований использованы стандартные и специальные методы анализа: хроматографические (углеводный, аминокислотный, жирнокислотный составы), кругового дихроизма, электрофореза, функциональных свойств белков, перевариваемости, токсичности, математические методы планирования и обработки данных. Научная новизна работы: Впервые установлены: - закономерности растворимости белков гороховой муки под влиянием гидролитических ферментных препаратов различного действия в зависимости от гидромодуля, продолжительности реакции, концентрации; разработана математическая модель зависимости растворимости от факторов с выявлением их оптимальных параметров; - большее сродство к гороховым белкам у ферментного препарата Alcalase 2,4, чем у Distizym Protacid: константа Михаэлиса для первого – 16,7х10-7, второго – 10,0х10-7 моль/дм3, чем можно объяснить более высокий переход белка в раствор с Alcalase 2,4; - положительное влияние лактата кальция с микробной трансглютаминазой на стадии осаждения белка в изоэлектрической точке на его выход; - корреляционная взаимосвязь между цветом муки и белковых препаратов с количеством фенолокарбоновых кислот и их производных в сырье (r=0,897). Пенообразующая способность белковых концентратов взаимосвязана с количеством фенолокарбоновых кислот и элементами вторичной структуры белков: чем больше в муке данных кислот, параллельной β-структуры, и всех видов антипараллельных 310-спиралей, тем показатель выше; - математическая модель для регулирования оптимальных параметров биоконверсии сыворотки и целесообразность трансформации вторичных продуктов переработки муки (сыворотка, нерастворимый остаток) с симбиозом дрожжей Saccharomyces cerevisiae 121 и гриба Geotrichum candidum 977 в биологически полноценные кормовые дрожжи с усвоением глюкозы, ксилозы, арабинозы, галактозы. Теоретическая и практическая значимость: Результаты закономерностей процессов впервые использованы для разработки биотехнологии пищевых белковых концентратов из гороховой муки с ферментными препаратами без использования щелочи и биоконверсии вторичных продуктов переработки муки в кормовые дрожжи. Методами математической обработки данных определены оптимальные параметры растворимости белков: температура, концентрация ферментных препаратов, гидромодуль, мощность ультразвукового воздействия, амплитуда волны, продолжительность; дозировка лактата кальция и трансглютаминазы с выходом до 74,79 % от содержания в сырье и массовой доли белка в препарате – 74,40–83,22 %. Определены параметры выхода дрожжей S. cerevisiae 121 и гриба G. candidum 977: температура, рН, количество посевного материала с массовой долей белка в биомассе из сыворотки 61,68±0,47 %, из сыворотки с нерастворимым остатком – 51,43±3,76 %. Использование кормовых дрожжей в новой рецептуре для кормления цыплят-бройлеров кросса «Росс 308» апробировано в ООО НВЦ «Новые биотехнологии», г. Волгоград; осуществлена проверка их безопасности на крысах линии «Wistar» – в виварии «ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН. Технологические процессы получения белкового концентрата апробированы в ООО «Биопрогресс» – ВНИТИ биологической промышленности», пос. Биокомбината, Московская обл., а культивирование штаммов дрожжей родов S. cerevisiae 121 и G. candidum 977 на вторичных продуктах переработки – в ЦКП «ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН. Разработана нормативная документация (ТИ, ТУ на пищевой белковый концентрат и кормовые дрожжи), рецептура нового кисломолочного продукта с гороховым белковым концентратом и рецепт комбикорма для цыплят-бройлеров с кормовыми дрожжами. Рассчитана ориентировочная экономическая эффективность комплексной переработки гороховой муки на белковый концентрат и кормовые дрожжи. Получен патент «Способ получения кормового концентрата» RU № 2791226 от 06.03.2023 г. Проведены совместные испытания с ООО «Уралхим Инновация» для отработки технологии получения белкового концентрата (в соответствии с Сертификатом конкурса от 02.12.2021 г).