The role of biocatalysis in grain processing technologies | Роль биокатализа в технологиях переработки зернового сырья

English. An analysis of information on the composition of the main polymers of wheat, corn, rye and triticale and enzyme preparations suitable for their hydrolysis was carried out. Enzyme systems (ES) have been developed and experimentally tested for deep conversion of high molecular weight grain polymers, providing appropriate qualitative indicators of the biochemical composition and rheological properties of grain wort. It is shown that the maximum amount of starch and phytates is contained in corn grain (65.7 and 2.2%), protein - in triticale and wheat grain (14.8 and 13.0%), hemicellulose - in rye grain (11.5%). Alpha- and glucoamylases were used for the destruction and saccharification of starch, xylases were used for the destruction of non-starch polysaccharides, proteases and phytases were used for the hydrolysis of protein and phytic compounds. The basis of the ES for the destruction of grain polymers of all 4 crops were proteases, alpha- and glucoamylases in concentrations of 0.1, 0.5 and 0.7 enzyme units/g of starch, respectively. Xylases and phytases were injected into the ES in concentrations specific to each crop. The key role in the preparation of wort is played by enzymes of proteolytic and phytolytic action. The use of them in the ES composition can significantly reduce the viscosity of grain wort, and increase the concentration of glucose in the wort by 25-30%, amine nitrogen by 1.5-2.0 times, phosphorus ions by 1.4-3.7 times. It is concluded that the rational selection of target-purpose ES provides deep hydrolysis of polymers of grain raw materials.

Russian. Проведен анализ информации о составе основных полимеров зерна пшеницы, кукурузы, ржи и тритикале и ферментных препаратах, пригодных для их гидролиза. Разработаны и экспериментально апробированы ферментные системы (ФС) для глубокой конверсии высокомолекулярных полимеров зерна, обеспечивающих надлежащие качественные показатели биохимического состава и реологических свойств зернового сусла. Показано, что максимальное количество крахмала и фитатов содержится в зерне кукурузы (65,7 и 2,2%), белка – в зерне тритикале и пшеницы (14,8 и 13,0%), гемицеллюлоз – в зерне ржи (11,5%). Для деструкции и осахаривания крахмала применяли альфа- и глюкоамилазы, для деструкции некрахмальных полисахаридов - ксилазы, для гидролиза белковых и фитиновых соединений - протеазы и фитазы. Основу ФС для деструкции полимеров зерна всех 4 культур составляли протеазы, альфа- и глюкоамилазы в концентрации 0,1; 0,5 и 0,7 ед. фермента/г крахмала соответственно. Ксилазы и фитазы вводили в ФС в концентрациях, специфичных для каждой культуры. Ключевую роль при приготовлении сусла играют ферменты протеолитического и фитолитического действия. Их использование в составе ФС позволяет существенно снизить вязкость зернового сусла и увеличить концентрацию глюкозы в сусле на 25-30%, аминного азота – в 1,5-2,0 раза, ионов фосфора – в 1,4-3,7 раза. Сделан вывод, что рациональный подбор ФС целевого назначения обеспечивает глубокий гидролиз полимеров зернового сырья.