Влияние ферментных препаратов на выход каротиноидов из растительного сырья

Not scheduled
20m
Saint-Petersburg

Saint-Petersburg

Lomonosov Hall (The ITMO University)
Poster Food Biotechnology for Human Health Poster on line

Speaker

Angelina Baskovtseva

Description

Каротиноиды – это пигменты, продуцируемые фотосинтезирующими организмами и некоторыми нефотосинтезирующими бактериями и грибами. Каротиноиды не синтезируются человеком, но необходимы для нормального функционирования организма, поэтому они должны поступать с пищей. Основным источником каротиноидов являются растения, в основном корни, цветы, фрукты и семена.
Пищевые каротиноиды, в частности ß-каротин, обеспечивают организм провитамином А и обладают антиоксидантными свойствами, в связи с чем высказано предположение о влиянии каротиноидов на функции, связанные со старением, например, когнитивные функции и мышечную силу. Кроме этого механизм действия каротиноидов включает противовоспалительную активность, улучшение иммунного ответа и предотвращение хронических заболеваний, рака и глазных болезней по мере старения организма [2].
Лучшими источниками ß-каротина являются: красная морковь, ягоды рябины, морошка, зелень петрушки, сельдерея, зеленый лук шпинат, облепиха, красный перец, тыква, помидоры, шиповник, абрикос, хурма, спаржа [3].
Сложность извлечения пигментов из растительного сырья заключается в том, что они локализованы в особых внутриклеточных образованиях – пластидах в виде глобул, кристаллов и белково-каротиноидных комплексов, соединенных с различными биополимерами – белками, пектинами и т. д. Клеточная стенка моркови, состоящая из пектина, целлюлозы, лигнина и гемицеллюлозы, также усложняет процесс экстракции. Но существуют активные ферменты, которые разрушают клеточную оболочку и тем самым освобождают каротиноиды для экстракции [1].
Поскольку получение ß-каротина из растительного сырья является дорогим и энергозатратным процессом, цель исследования – получить наибольший выход данного вещества из моркови с помощью комплексных ферментных препаратов. Для этого было произведено сравнение двух ферментных препаратов: Фруктоцим МА и Фруктоцим БЕ производства «ERBSLÖH» Geisenheim (Германия). В состав препаратов входят следующие ферменты: α-амилаза, экзо-β-глюканаза, пектиназа, эндо-полигалактуроназа, ксиланаза и целлюлаза. В обоих препаратах преобладают ферменты эндо-полигалактуроназа – разжижающий пектолитический фермент эндодействия, содержащийся в количестве 212 ПкС/мл и 87 ПкС/мл соответственно и катализирующий гидролиз пектовой.
Выдерживание ферментных препаратов производилось на водяной бане при температуре 50°С в течение двух часов. В качестве экстрагента использовался гексан. Количественное содержание ß-каротина в полученном экстракте определялось спектрофотометрическим методом [3].
По результатам первого эксперимента имеются следующие показатели ß-каротина: 5,01±0,002 мг/100 г для образца моркови, натертой на мелкой терке и 2,85±0,009 мг/100 г для моркови, натертой на крупной терке. Данные цифры доказывают, что степень деструкции продукта значительно повлияла на выход ß-каротина. Дальнейшие эксперименты проводились только с морковью, натертой на мелкой терке.
Второй эксперимент проводился для выбора более эффективного ферментного препарата. Имеется следующий результат по выходу ß-каротина: 6,23±0,002 мг/100 г для мелкой моркови, обработанной ферментным препаратом Фруктоцим МА (дозировка 0,03%) и 5,29±0,0001 мг/100 г для мелкой моркови, обработанной препаратом Фруктоцим БЕ (0,03%). Оба ферментных препарата увеличивают выход ß-каротина, но Фруктоцим МА показал более высокий результат, что может быть связано с наличием фермента экзо-β-глюканазы, которая отсутствует в препарате Фруктоцим БЕ и наличием большего количества эндо-полигалактуроназы. Следующий эксперимент производился для определения оптимальной дозы препарата Фруктоцим МА.
Третий эксперимент был необходим для определения оптимальной дозы ферментного препарата Фруктоцим МА. Результат был следующий: 1) дозировка 0,01% 6,00±0,061 мг/100 г; 2) дозировка 0,03% 6,23±0,002 мг/100 г; 3) дозировка 0,05% 7,91±0,212 мг/100 г. В данном опыте самый высокий результат показала дозировка ферментного препарата в количестве 0,05%. При данной дозировке выход каротиноидов увеличился на 58% по сравнению с контрольным образцом (морковь, натертая на мелкой терке).
На следующем этапе экспериментов проводилось определение дозы внесения ферментов, при которой эффективность ферментного препарата начнет снижаться и исследование влияния режима сушки на выход ß-каротина.

Список литературы:
1. Adadi P., Barakova N.V., Krivoshapkina E.F. Selected Methods of Extracting Carotenoids, Characterization, and Health Concerns: A Review. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2018, № 66, pp. 5925–5947.
2. Galanakis C.M. Carotenoids: Properties, Processing, and Applications. Academic Press, 2020. – 385 pp., 3.
3. Базарнова Ю.Г. Методы исследования сырья и готовой продукции: Учеб.-метод. пособие. – СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2013 – 76 с., 42, 45.

Affiliation of speaker ITMO University
Position of speaker Student
Publication Impact Factor journals

Primary authors

Co-author

Dr Nadezhda Barakova V. (Faculty Biotechnologies (BioTech), National Research ITMO University)

Presentation Materials