Влияние измельчения пшеничных отрубей на их свойства и реакционную способность при биокаталитической конверсии

Показана возможность использования пшеничных отрубей в качестве сырья для биокаталитической конверсии с целью получения сахаров. Относительная низкая реакционная способность этого сырья может быть увеличена в 2–4 раза путем сухого размола на планетарной мельнице-активаторе АГО-2С. С помощью комплексного ферментного препарата (ФП) Penicillium verruculosum gaBG, обладающего целлюлолитической, гемицеллюлолитической и амилолитической активностью, максимальный выход восстанавливающих сахаров, достигнутый при биокаталитической конверсии измельченных в течение 7–10 мин пшеничных отрубей при дозировке ФП gaBG 60 мг/г (и дополнительном использовании ФП β-глюкозидазы F10, 40 ед./г) составил 68,6 г/л при исходной концентрации субстрата в реакционной смеси 100 г/л (в состав получаемых сахаров входила преимущественно глюкоза – 93–95 %). Содержание полисахаридных компонентов в пшеничных отрубях составляло 62,4 % от их сухого вещества, поэтому (с учетом присоединенной в процессе ферментативного гидролиза воды) достигнут близкий к теоретическому (68,6 г/л) выход сахаров и осуществлена практически полная конверсия углеводной составляющей измельченных пшеничных отрубей. Увеличение времени измельчения до 7–10 мин приводило к существенному уменьшению размера частиц отрубей, уменьшению (на 28 %) их способности связывать воду, к почти двукратному увеличению содержания в них растворимых сахаров и увеличению на 12,6 % общего содержания растворимых веществ по сравнению с исходным сырьем.

1. Stevenson L., Phillips F., O’Sullivan K., Walton J. Wheat bran: its composition and benefits to health, a European perspective. International J. Food Sci.Nutr. 2012. 63(8). P. 1001–1013.

2. Pruckler M., Siebenhandl-Ehn S., Apprich S., Holtinger S., Haas C., Schmid E., Kneifel W. Wheat bran-based biorefinery 1: Composition of wheat bran and strategies of functionalization. Food Science and Technology. V. 56. 2014. P. 211–221.

3. Сельское хозяйство, охота и охотничье хозяйство, лесоводство в России. 2015: Стат. сб. Росстат. M., 2015. C. 201

4. Hell J., Pruckler M., Danner L., Henniges U., Apprich S., Rosenau T., Kneifel W., Bohmdorfer S. A comparison between near-infrared (NIR) and mid-infrared (ATR-FTIR) spectroscopy for the multivariate determination of compositional properties in wheat bran samples. Food Control. V. 60. 2016. P. 365–369.

5. Cripwell R., Favaro L., Rose S.H., Basaglia M., Cagnin L., Casella S., van Zyl W. Utilization of wheat bran as a substrate for bioethanol production using recombinant cellulases and amylolytic yeast. Applied Energy. V. 160. 2015. P. 610–617.

6. Wood I.P, Cook N.M., Wilson D.R., Ryden P., Robertson J.A., Waldron K.W. Ethanol from a biorefinery waste stream: Saccharification of amylase, protease and xylanase treated wheat bran. Food Chemistry. 2016. V. 198. P. 125–131.

7. Синицын А.П., Черноглазов В.М., Гусаков А.В. Методы исследования и свойства целлюлолитических ферментов. М.: ВИНИТИ, 1990. Т. 25. C. 154

8. Gusakov A.V., Sinitsyn A.P., Salanovich T.N., Bukhtojarov F.E., Markov A.V., Ustinov B.B., Zeijl C., Punt P., Burlingame R. Purification, cloning and characterization of two forms of thermostable and highly active cellobiohydrolase I (Cel7A) produced by the industrial strain of Chrysosporium lucknowense. Enz.Microb.Technol. 2005. V. 36. P. 57–69.

9. Досон Р., Эллиот Д., Эллиот У., Джонс К. Справочник биохимика. Пер. с англ. М.: Мир, 1991. С. 466

10. Mariotti F., Tome D., Patureau Mirand P. Critical Converting Nitrogen into Protein – Beyond 6.25 and Jones' Factors. Reviews in Food Science and Nutrition. 2008. V. 48. Iss. 2. P. 177–184.

11. Cadden A.M. Comparative effects of particle size reduction on physical structure and water binding properties of several slant fibers. J. Food Sci. 1987. V. 52. Nо. 6. P. 1595–1599.

12. Santala O.K., Outi K.S., Nordlund E.A., Poutanen K.S. Treatments with xylanase at high (90 %) and low (40 %) water content have different impacts on physicochemical properties of wheat bran. Food and Bioprocess Technol. 2013. V. 6. Nо. 11. P. 3102–3112.

13. Jane J. Granule morphology by scanning electron microscopy. Anthology of starch. 1994. Nо. 46. P. 121–129.

14. Скомаровский А.А., Гусаков А.В., Окунев О.Н., Соловьева И.В., Бубнова Т.В., Кондратьева Е.Г., Синицын А.П. Гидролитическая способность ферментных препаратов из грибов родов Penicillium и Trichoderma. Прикл. биохимия и микробиология. 2005. Т. 41. № 2. С. 210–212