Search academic texts

Registration Number

0823U101054, PhD dissertation

Title

Improvement of pumpkin seed press oil recovery using enzyme preparations.

Author

Hanna O. Vovk,

popup.head Tamara Nosenko
popup.opponent Yevheniy Kotlar
popup.opponent Ihor M. Demydov
popup.review Iryna Radzievskaya
popup.review Evgeniya I. Shemanska

Status

Доктор філософії, 181, Харчові технології

Date

06-12-2023

Description

Як відомо, у світовій практиці на сьогоднішній день існує два загальновідомих способи вилучення олії з олієвмісної сировини: пресування – механічний віджим олії за допомогою пресу та екстракція – вилучення олії з матеріалу розчинником. Пресовий спосіб є більш екологічно чистим та пожежобезпечнішим, на відміну від екстракції, а також дозволяє зберегти цінні природні компоненти в одержаних оліях (особливо холодним пресуванням). Однак, пресовий метод не дозволяє повністю вилучити олію з олійного матеріалу, в ньому завжди залишається значний відсоток вмісту олії. Саме тому актуальним є пошук технологій, які б дозволили інтенсифікувати процес пресового вилучення олії, але при цьому не призвели до погіршення її якості. Серед таких технологій перспективною є обробка олійного матеріалу перед пресуванням гідролітичними ферментами з протеолітичною, целюлолітичною, геміцелюлолітичною та пектолітичною активністю, яка здатна не лише сприяти збільшенню виходу олії, а й підвищувати її харчову цінність за рахунок збільшення переходу в олію біологічно активних речовин олійного насіння, зокрема, таких як токофероли та фітостероли. Практичне значення одержаних результатів для олієжирової галузі полягає у розробленні технології обробки м’ятки гарбузового насіння сумішами ферментних препаратів із протеолітичною, целюлолітичною, геміцелюлолітичною та пектолітичною активністю для підвищення ефективності пресового вилучення олії. Відомо, що олія в клітинах насіння міститься у вигляді ліпідних тіл (олеосом), оболонка яких утворена складними сполуками білкової природи та представниками фосфоліпідів. В той же час олеосоми зовні захищені пектиновим і лігноцелюлозним матриксом клітинних стінок насіння. Ліпідні тіла в клітинах насіння «вплетені» в цитоплазматичну мембрану, яка складається з білків. Самі ж стінки клітин складаються переважно із лігніну та полісахаридів, таких як целюлоза, геміцелюлози, та пектини, однак містять також і значну кількість багатих гідроксипроліном глікопротеїнів та комплексів арабіногалактанів з протеїнами. Руйнування таких оболонок потребує значних витрат енергії, і тому для повного вилучення олії з матеріалу не достатньо дії лише механічних та фізичних сил. Гідролітичні ферменти є потужними каталізаторами біохімічних реакцій розпаду різних складних органічних сполук. Зокрема, препарати з протеолітичною активністю зумовлюють розпад білкових сполук, а також ліпопротеїдних комплексів, які є структурними компонентами клітинних мембран та оболонок олійних тіл. Водночас, препарати з целюлолітичною, геміцелюлолітичною та пектолітичною активністю каталізують руйнування відповідних їм полісахаридів, які є структурними компонентами стінок клітин олійного насіння. Крім того, під час ферментативного гідролізу руйнуються комплексні сполуки токоферолів та фітостеролів з полісахаридами насіння, що спричиняє проникнення цих біологічно цінних сполук у олійну фазу. Таким чином, обробка гарбузового насіння гідролітичними ферментами у поєднанні з традиційною технологією пресування може інтенсифікувати дію механічних та фізичних сил, спрямованих на максимальне руйнування структурних компонентів матеріалу та вивільнення з нього олії, а також підвищити біологічну цінність та антиоксидантні властивості одержаної олії за рахунок збільшення вмісту в ній токоферолів та фітостеролів. Робоча гіпотеза дисертаційної роботи полягає в тому, що використання ферментативної обробки олійного насіння перед пресуванням дозволить збільшити вихід олії внаслідок інтенсифікації ферментами процесів руйнування клітинної структури олійного матеріалу. На підставі цього, основними завданнями роботи є дослідження дії протеолітичних, целюлолітичних, геміцелюлолітичних та пектолітичних ферментів на клітинну структуру насіння гарбузів, підбір оптимальних параметрів попередньої ферментативної обробки гарбузового насіння, визначення впливу технології на якість, склад та антиоксидантні властивості одержаної олії. Проведеними експериментальними дослідженнями в лабораторних умовах запропонована гіпотеза набула підтверджень відносно того, що за допомогою дії ферментів вдається досягти вищого ступеню руйнування клітинної структури олійного матеріалу та вивільнити більшу кількість олії, порівняно з традиційними методами вилучення олії, при цьому не спричинивши погіршення її якості та втрату нею біологічно цінних компонентів, та, водночас, покращивши її антиоксидантні властивості. На основі аналізу науково-технічної літератури, виконаних експериментальних досліджень, математичного моделювання та теоретичних узагальнень одержаних результатів виконано конкретне наукове завдання щодо удосконалення технології пресового вилучення олії з насіння гарбузів за допомогою біотехнологічних методів. Ключові слова: антиоксидантні властивості, гарбузове насіння, гарбузова олія, гідролітичні ферменти, «зруйновані» клітини, попередня ферментативна обробка, пресування.