Ингибирование ферментных препаратов

Комбикорма № 7, 2003

ВОДНЫЕ ЭКСТРАКТЫ ЗЛАКОВ И АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ

Е. ДЗЕДЗЮЛЯ, канд. биолог. наук, ООО «Фермтек»

Е. ФЕДОРОВА, А. ГУСАКОВ, канд. хим. наук, А. СИНИЦЫН, д-р хим. наук,

МГУ им. М. В. Ломоносова

Изучено влияние водных экстрактов зерен пшеницы и ячменя на ксиланазную, β-глюканазную, целлюлазную (КМЦ-азную) активности промышленных и лабораторных ферментных препаратов. Для большинства препаратов обнаружен эффект ингибирования ксиланазной активности, β-глюканазная и целлюлазная активности не ингибировались. По степени ингибирования ксиланазной активности ферментные препараты разделены на три группы (со слабым, умеренным и сильным ингибированием).

Ферментативная деструкция некрахмальных полисахаридов (целлюлозы, β-глюкана, ксиланов) злаковых играет важную роль при производстве кормов, а также при скармливании их животным и птице. Она осуществляется ферментами карбогидразами (целлюлазами, β-глюканазами и ксиланазами) и приводит к улучшению качества и/или увеличению выхода целевого продукта, повышению усвояемости кормов и другим положительным эффектам.

Эффект ингибирования ксиланаз белковыми ингибиторами из водного экстракта зерен пшеницы был обнаружен сравнительно недавно. Белки, снижающие или полностью ингибирующие активность ксиланазы, целлюлазы и β-глюканазы, были выделены также из других злаков - ржи, ячменя. Очевидно, что изучение взаимодействия карбогидраз и растительных ингибиторов имеет важное практическое значение, поскольку такое ингибирование может влиять на эффективность применения препаратов. Кроме того, выделенные белки-ингибиторы могут использоваться в некоторых технологиях в качестве добавки во избежание последствий избыточного гидролиза полисахаридов.

Таким образом, в процессах ферментативной переработки зерна необходимо учитывать возможности ингибирования используемых ферментов. В настоящей работе в присутствии экстрактов из зерен пшеницы и ячменя мы протестировали карбогидразную активность ряда лабораторных и коммерческих ферментных препаратов. В таблице даны их основные характеристики.

Для изучения ингибиторной активности приготовили экстракты зерен ячменя и пшеницы, определили ксиланазную, β-глюканазную, КМЦ-азную активность к окрашенным субстратам фирмы Megazyme (Австралия), общую концентрацию белка в препаратах и экстрактах. В результате установлено, что в экстракте ячменя содержалось белка 13 мг/мл, в экстракте пшеницы - 17 мг/мл. Все изученные ферментные препараты обладали ксиланазной, β-глюканазной и КМЦ-азной активностями по отношению к окрашенным субстратам. Собственной ферментативной активности по отношению к указанным субстратам в экстрактах ячменя и пшеницы не обнаружено.

Ни в одном из исследованных ферментных препаратов не отмечено заметного ингибирования β-глюканазной или целлюлазной (КМЦ-азной) активности в присутствии экстрактов ячменя или пшеницы. Для большинства препаратов наблюдали ингибирование ксиланазной активности, причем степень ингибирования пшеничным и ячменным экстрактом для большинства ферментных препаратов была близка. Исключение составил препарат Cellustar - в присутствии экстракта пшеницы, остаточная активность ксиланазы была более чем в пять раз ниже уровня остаточной активности в присутствии экстракта ячменя.

Изучение зависимости степени ингибирования ксиланазы от концентрации белка-ингибитора позволило разделить ферментные препараты на три условные группы.

Ксиланазная активность препаратов первой группы в присутствии экстрактов ячменя или пшеницы практически не ингибируется - даже в условиях избытка ингибитора уровень остаточной активности ксиланазы составляет 70-100%. К этой группе относятся Целловиридин Г20х, ВiоАСЕ, АСЕ, а также Viscozyme и Shearzyme.

Ко второй группе относятся препараты, для которых характерно умеренное ингибирование ксиланазной активности - в условиях избытка белка-ингибитора уровень остаточной активности не опускается ниже 20-40%, причем с увеличением концентрации ингибитора степень ингибирования, как правило, возрастает. К этой группе относятся препараты АСЕ Ultra, Cellustar,  а также лабораторные препараты Aspergillus, Chrysosporium и Penicillium.

Ксиланазная активность препаратов третьей группы ингибируется сильно, то есть в условиях избытка белка ингибитора, а также при снижении его концентрации в реакционной смеси остаточная активность ксиланазы менее 20%. К этой группе относятся препараты Sumizyme и  Grindazyme.

По результатам проведенных исследований можно сделать выводы:

- в присутствии экстрактов ячменя и пшеницы β-глюканазная и целлюлазная (КМЦ-азная) активность ферментных препаратов не изменяется, в то время как ксиланазная активность уменьшается, причем степень ее ингибирования различна;

- степень ингибирования ксиланазы пшеничным или ячменным экстрактами близка;

- в процессах приготовления кормов и ферментативной обработки злаков рекомендуется учитывать возможные эффекты ингибирования ксиланазы.

 Основные характеристики ферментных препаратов

Примечание: ж - жидкий препарат, с - сухой.