Influence of nanopreparations on the activity of amylases of light barley malt | Влияние нанопрепаратов на активность амилаз светлого ячменного солода

Английский. It is known that the use of nanotechnologies on an industrial scale may result in the negative influence of some nanoparticles and nanomaterials on different biological objects. Studied was the influence of nanopreparations (NP), in particular, titanium dioxide (TD) and multilayer carbon nanotubes (MCN) on the activity of amylolytic malt enzymes, which determine the effectiveness of the mashing stage in the brewing industry. The effect of the studied NP was evaluated by the amount of starch hydrolyzed by the extract amylases of light barley malt. The substrate was a 1% solution of soluble starch added with a malt extract (twice smaller volume) comprising NP in concentrations of 0.125 to 5 mg/ml (in the control – no NP). The enzymatic hydrolysis was carried out for 60 min at pH 4.7 and temperature of 50 deg. C. It was found that the pattern of the effect of nanoparticles of DT and MCN on the malt extract amylase activity depends significantly on the content of NP in the reaction medium. The concentrations of NP leading to the activation of malt amylases and, as a result, an increase in the amount of hydrolyzed starch by 40-45% in comparison with the control were established. The increase in the content of NP in reaction media led to the decrease in the yield of reducing substances by 30% or more. A significant influence of the duration of contact between NP and malt extract amylases in the reaction medium on the results of starch hydrolysis was revealed. It was shown that an activating effect of TD NP increased by 3 hour of enzymatic reaction, while the positive effect of MCN decreases during the same period of time. The negative influence of certain concentrations of NP during the duration of hydrolysis of starch for more than 60 min increased and led to the complete inactivation of amylases of light barley malt.

Русский. Известно, что применение нанотехнологий в промышленном масштабе может привести к негативному воздействию некоторых наночастиц и наноматериалов на различные биологические объекты. Изучали влияние нанопрепаратов (НП), в частности диоксида титана (ДТ) и многослойных углеродных нанотрубок (МУН) на активность амилолитических ферментов солода, определяющих эффективность стадии затирания пивоваренного производства. Влияние исследуемых НП оценивали по количеству крахмала, гидролизованного под действием амилаз вытяжки светлого ячменного солода. Субстратом являлся 1%-ный раствор растворимого крахмала, к которому добавляли солодовую вытяжку (в 2 раза меньший объем), содержавшую НП в концентрациях от 0,125 до 5 мг/мл (в контроле – без НП). Ферментативный гидролиз проводили в течение 60 мин при pH 4,7 и температуре 50 град. С. Установлено, что характер влияния наночастиц ДТ и МУН на активность амилаз солодовой вытяжки существенно зависит от содержания НП в реакционной среде. Установлены концентрации НП, обусловливающие активацию солодовых амилаз и, как следствие, увеличение количества гидролизованного крахмала на 40-45% по сравнению с контролем. Увеличение содержания НП в реакционных средах с 0,125 до 0,5 мг/мл привело к снижению выхода редуцирующих веществ на 30% и более. Выявлено значимое влияние продолжительности контакта НП и амилаз солодовой вытяжки в составе реакционной среды на результаты гидролиза крахмала. Показано, что активирующее воздействие НП ДТ возрастает к третьему часу ферментативной реакции, тогда как положительное влияние МУН за такой же период времени ослабевает. Негативное воздействие определенных концентраций НП при продолжительности гидролиза крахмала более 60 мин возрастало и приводило к полной инактивации амилаз светлого ячменного солода.