Воздействие электрохимически активированных систем на ферменты солода

С.Н. Храпенков, М.В. Гернет

Московский государственный университет пищевых производств

В.М. Бахир

ОАО “НПО Экран”

Прошло более 20 лет с того момента, когда был обнаружен эффект электрохимической
активации (ЭХА). Вода и слабосолевые растворы, прошедшие обработку в анодной
или катодной камерах диафрагменного электролизера, переходят в метастабильное
состояние, которое отличается от стабильного аномальными значениями физико-химических
параметров, например значениями рН и окислительно-востановительного потенциала
[1].

Существует несколько факторов, ответственных за свойства: электрохимически
синтезированные щелочи в католите и кислоты в анолите — их концентрация пропорциональна
минерализации воды и количеству электричества, затраченного в данном процессе;
суперактивные метастабильные соединения с высокой окислительной (анолит) и восстановительной
(католит) способностью, но в процессе использования они быстро исчезают и выполняют
роль катализаторов; электрохимически активные микропузырьки электролизных газов,
в ЭХА-растворе пузырьки не всплывают, поскольку их распределение обусловлено
кулоновскими взаимодействиями;

метастабильная структура воды, которая возникает во время действия магнитного
поля.

Эти свойства сохраняются длительное время. Из всех факторов только первый не
подвергался сомнению. В последнее время по второму фактору получено множество
теоретических и экспериментальных данных [1].

ЭХА-растворы используют в медицине, микробиологии,сельском хозяйстве и других
областях [2]. Были достаточно удачные попытки применения ЭХА-компонентов в пищевой
промышленности, в частности в бродильных производствах.

В связи с вышесказанным было бы в большой степени интересно совместить действие
ферментов в процессе приготовления сусла и действие ЭХА-растворов.

Цель эксперимента — выявить влияние электрохимически активированной воды на
активность ферментов солода и препаратов микробного происхождения разного спектра
действия.

Во время эксперимента использовали растворы ферментного препарата АП Субтилин
А концентрацией 1 мг/см³, изготовленного на предприятии “Биотсинтез”
(г. Вильнюс). Амилолитическую активность определили капельным методом по Климовскому
и Родзевич, в качестве субстрата использовали 1%-ный раствор крахмала. В качестве
контрольного раствора фермента был взят раствор препарата АП Субтилин П, приготовленный
на основе дистиллированной воды с той же концентрацией.

Опытные образцы были приготовлены на воде, полученной на установке СТЭЛ-2 (католита
и анолита). Свойства полученной воды отраженны в табл. 1.

Растворы ферментного препарата выдерживали при температуре 30 ^oС
в течение 1 ч. Амилолитическую активность определяли сразу после приготовления
раствора через 15,30 и 60 мин выдержки.

Из рис. 1 видно, что активность раствора фермента, приготовленного на основе
анолита, выше активности контрольного образца уже в нулевой точке, что, видимо,
связано с лучшей скоростью диффузии в ЭХА-растворах [2], и это сохраняется на
всем протяжении эксперимента. Активность образца на католите значительно ниже
контрольного, что обусловлено высоким значением рН католита.

Максимальные значения амилоли-тической способности достигаются уже к 15-й минуте,
и дальнейшая выдержка не приносит желаемого эффекта (рис. 2). За 100 % взята
активность контрольного образца.

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

В следующем эксперименте использовали ферментный препарат Протосубтилин Г 10х,
протеолитическую активность определяли методом Вильштеттера и Вальдшмидт-Лейтца
в модификации. В качестве субстрата применяли 5%-ный раствор желатина.

Так как в предыдущем эксперименте видно, что активация происходит уже к 15-й
минуте, в последующих экспериментах использовали 15-минутную выдержку. За единицу
принято количество фермента, которое за 1 ч образует 1 мг аминного азота (табл.
2).

Из табл. 2 видно, что анолит активизирует протеазы на 25 % по сравнению с контролем,
а каталит, наоборот, ингибирует их почти в 2 раза.

В последующем эксперименте проводили опытное затирание с использованием светлого
ячменного солода, показатели которого соответствовали ГОСТу. Для определения
экстрактивности использовали стандартный метод. В качестве контрольного образца
использовали водопроводную воду, отстоянную от хлора в течение суток. Результаты
эксперимента представлены в табл. 3.

Из данных табл. 3 видно, что экстрактивность возрастает на 1-2 % в опытных
образцах по сравнению с контролем. В заторе с анолитом время осахаривания составляет
13 мин, что на 2 мин меньше, чем в контроле. Экстрактивность возрастает как
в образце с католитом, так и в образце с анолитом.

Как показали предыдущие эксперименты, при воздействии ЭХА-компонентов увеличивается
активность как ферментов солода, так и препаратов бактериального происхождения.
Их совместное действие используют при применении несоложеных материалов более
15 %. В качестве несоложеного материала можно брать рис, кукурузу, ячмень и
др. Мы сознательно взяли в качестве несоложеного ячмень, хотя он является более
сложным сырьем, чем рис или кукуруза. При его переработке могут возникнуть проблемы
из-за того, что |3-глюкан недостаточно растворился и при затирании будет недостаточно
расщепляться [3]. Именно поэтому в следующем эксперименте опытное затирание
проводили с использованием светлого ячменного солода (70 %), ячменя (30 %) и
ферментного препарата АП Субтилин П (0,3 % от массы навески). Определение также
осуществляли стандартным методом. В качестве контрольного образца было проведено
затирание с водным раствором ферментов. В опытных образцах использовали растворы
ферментов, приготовленных на анолите и католите (табл. 4).

Из данных табл. 4 хорошо видно, что при применении ЭХА растворов увеличивается
Экстрактивность на 1-2 %. К тому же уменьшается время осахаривания при применении
растворов, активированных на анолите.

Растворы ферментов и вытяжек, приготовленных на анолите во время всех экспериментов,
обладают более высокой активностью, что позволяет говорить об активации ферментов.
Эксперименты также показали, что оптимальное время воздействия 15 мин, а дальнейшая
активация не приводит к нужным результатам. При применении растворов ферментов
на ЭХА-воде происходит увеличение экстрактивности солода и несоложеных материалов
на 1-2% по сравнению с контрольным образцом. Кроме того, при уменьшении нормы
задачи ферментов на 12 % экстрактивность и время осахаривания остаются такими
же, как и в контроле, что позволяет экономить дорогостоящие ферментные препараты.
Применение ЭХА-компонентов имеет самые широкие перспективы.

ЛИТЕРАТУРА

1. “Электрохимическая активация-97”. Первый международный симпозиум.
   “ЭХА в медицине, сельском хозяйстве, промышлености”. — М., 1997.
2. “Электрохимическая активация-99”. Второй международный симпозиум.—
   М.,1999.
3. Кунце В., Мит Г. Технология солода и пива/Пер, с нем. — СПб.: Изд-во
   “Профессия”, 2001.

Опубликовано в журнале “Пиво и напитки”, №5, 2002.

• К списку статей