Что такое уреаза в сое
Активность уреазы
В последнее время отделом химических и токсикологических исследований в соевых жмыхах все чаще выявляется пониженное содержание активности уреазы
Соевый жмых и шрот по биологической ценности превосходит другие жмыхи и шроты. По аминокислотному составу белки сои приближаются к кормам животного происхождения.
Но помимо ценных питательных веществ, продукты переработки сои могут содержать целый комплекс природных антипитательных веществ, снижающих кормовую ценность этих продуктов. большинстве случаев эти вещества являются термолабильными и правильная влаготепловая обработка позволяет снизить их активность до безопасного уровня. Общепринятыми методами контроля активности антипитательных веществ соевых жмыхов является активность уреазы.
Уреаза — фермент, который осуществляет гидролитическое расщепление мочевины с образованием аммиака и углекислого газа. В соевом жмыхе активность уреазы должна быть в границах 0,1…0,3 единиц рН.
Превышение этого показателя свидетельствует о ненадлежащей активации антипитательных факторов, что негативно влияет на усвоение корма и может вызвать диарею и другие тяжёлые следствия животных и птиц. Заниженный показатель свидетельствует о слишком жёстком режиме переработки. Это ведёт к снижению переваримости (растворимости) белка и снижению питательности корма.
служба ФГБУ «Краснодарская МВЛ»
Саратовская межобластная ветеринарная лаборатория
Федеральное государственное бюджетное учреждение
Саратовская межобластная ветеринарная лаборатория
Новости
В отделе химических исследований было обнаружено повышенное содержание активности уреазы в пробе сои.
Сою и соевый шрот необходимо контролировать по активности уреазы. Уреаза — фермент, который осуществляет гидролитическое расщепление мочевины с образованием аммиака и углекислого газа. В исходных семенах сои доля уреазы может достигать 6 % от количества всех белков, а активность уреазы достигает величины более 0,3 единиц рН, что приводит к снижению качества кормов, в результате чего уменьшается усвоение белка и аминокислот. Это приводит к снижению роста и продуктивности птицы. Экструдирования сои уровень активности уреазы снижается до 0,1-0,2 ед pH.
Экструдирование – это сложный физико-химический процесс, который протекает под действием механических усилий при условии присутствия влаги и высокотемпературного воздействия, что позволяет инактивировать антипитательные свойства данного продукта до безопасного уровня. Основные технологические свойства полножирной экструдированной сои зависят от температуры обработки, времени пребывания продукта в камере пресса и предварительной подготовки семян сои.
Полножирная экструдированная соя является идеальным сырьем для производства концентратов, поскольку вносит в концентрат самое главное — дешевую энергию и полноценный протеин.
При активности уреазы в пределах 0,15-0,25 единиц рН переваримость протеина находится на уровне 85-90%.
Качество экструдированной полножирной сои влияет не только на животных и птиц и их продуктивность, но и на качественные характеристики продукции, которая поступает на стол конечного потребителя.
Что такое уреаза в сое
Методика выполнения измерений активности уреазы
Oilcakes and oilmeals.
Measurement of urease activity
Дата введения 1970-01-01
Постановлением Комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР от 17 февраля 1969 года N 204 срок введения установлен с 01.01.70
Ограничение срока действия снято по протоколу N 2-92 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 2-93)
ВЗАМЕН ГОСТ 12220-66 в части определения активности уреазы
ИЗДАНИЕ с Изменениями N 1, 2, 3, утвержденными в марте 1983 года, июне 1987 года, апреле 1995 года (ИУС 7-83, 10-87, 6-95)
ВНЕСЕНЫ: поправка, опубликованная в ИУС N 3, 2010 год; поправка, опубликованная в ИУС N 2, 2018 год; поправка, опубликованная в ИУС N 9, 2021 год, введенная в действие с 15.07.2021
Поправки внесены изготовителем базы данных
1. Настоящий стандарт распространяется на жмыхи и шроты, получаемые при переработке соевых семян, и устанавливает методику выполнения потенциометрического измерения активности уреазы в интервале значений 0,01-3,00 рН.
Сущность метода заключается в изменении рН фосфатного буферного раствора, который образуется в результате воздействия уреазы на содержащуюся в растворе мочевину.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2, 3).
(Измененная редакция, Изм. N 1).
2а, 3-7. (Исключены, Изм. N 2).
8. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ УРЕАЗЫ
8а. Для проведения испытания должны применяться следующие аппаратура, материалы и реактивы:
весы лабораторные по ГОСТ 24104-88* класса точности 2 с наибольшим пределом взвешивания 200 г или другие весы с таким же классом точности;
* С 1 июля 2002 года вводится в действие ГОСТ 24104-2001 (здесь и далее).
весы лабораторные по ГОСТ 24104-88 класса точности 3 с наибольшим пределом взвешивания 500 г, или другие весы с таким же классом точности;
рН-метр или аналогичный прибор, позволяющий измерять pH в пределах от 0 до 14 единиц pH, с разрешающей способностью не менее 0,01 единиц pH;
электрокофемолка бытовая по ГОСТ 19423-81 или аналогичное измельчающее устройство;
баня водяная с терморегулятором или другое термостатирующее устройство, позволяющее поддерживать температуру (30±2) °С;
электроплитка бытовая по ГОСТ 14919-83;
термометр жидкостный стеклянный по ГОСТ 28498-90, позволяющий измерять температуру в диапазоне 0-50 °С, с ценой деления 1-2 °С;
колба мерная 1-100-2 по ГОСТ 1770-74;
стаканы В-1-100 или В-1-150 ТС по ГОСТ 25336-82;
сито с отверстиями 0,25 мм из набора лабораторных сит;
раствор фосфатный буферный образцовый с рН около 7 по ГОСТ 8.135-74;
калий фосфорнокислый однозамещенный (KН РO ) по ГОСТ 4198-75 или натрий фосфорнокислый однозамещенный 2-водный (NaH PO ·2Н О) по ГОСТ 245-76;
калий фосфорнокислый двузамещенный 3-водный (K НРO ·3H O) по ГОСТ 2493-75 или натрий фосфорнокислый двузамещенный безводный (Na НРO ) по ГОСТ 11773-76, или натрий фосфорнокислый двузамещенный 12-водный (Na HPO ·12H O) по ГОСТ 4172-76;
вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72, не содержащая углекислого газа.
Допускается применение другой аппаратуры и реактивов, по качеству и метрологическим характеристикам не уступающих перечисленным выше.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2, 3).
9. ПОДГОТОВКА К ИЗМЕРЕНИЯМ
9а. Обработка дистиллированной воды
Дистиллированную воду кипятят на электроплитке в течение 15 мин для удаления углекислого газа и охлаждают в колбе, закрывающейся пробкой, снабженной трубкой с натронной известью.
(Введен дополнительно, Изм. N 1).
9б. Приготовление буферных растворов
При отсутствии стандарт-титров буферный раствор готовят следующим образом.
Полученный буферный раствор А хранят в темном месте не более 1 мес.
Для приготовления буферного раствора Б с мочевиной растворяют мочевину в растворе А в колбе вместимостью 500 или 1000 см из расчета 1,5 г мочевины на 50 см раствора А.
Раствор Б хранят в темном месте не более 10 дней.
Масса однозамещенной соли, г
Масса двузамещенной соли, г
9в. Подготовка образца
Из средней пробы методом диагонального деления отбирают пробу для анализа массой около 10 г.
Пробу измельчают до прохода не менее 60% ее через сито с отверстиями диаметром 0,25 мм. Просеянный материал вновь смешивают с остатком на сите и используют для взятия пробы.
При масличности продукта более 2%, после измельчения его обезжиривают в соответствии с ГОСТ 13979.2-94.
Допускается использовать содержимое патронов, оставшееся после определения масличности жмыхов и шротов, по ГОСТ 13979.2-94.
9б, 9в. (Измененная редакция, Изм. N 1, 3).
10. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ
В один стакан приливают 50 см раствора А и помещают его в водяную баню с температурой (30±2) °С.
Во второй и третий стаканы с интервалом в 5 мин приливают по 50 см раствора Б и помещают их немедленно после приливания раствора в ту же водяную баню.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 3).
11. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
Активность уреазы в единицах рН вычисляют по формуле
,
— значение рН в контрольном измерении (с раствором А).
За окончательный результат измерения принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных измерений, расхождения между которыми не должны превышать 30% от среднего арифметического значения рН при доверительной вероятности 0,95. Все вычисления проводят с записью результата до второго десятичного знака.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 3).
Редакция документа с учетом
изменений и дополнений подготовлена
АО «Кодекс»
Что такое уреаза в сое
ПРОДУКТЫ ИЗ СОЕВЫХ БОБОВ
Определение активности уреазы
Pulses. Soya bean products. Determination of urease activity
Дата введения 2017-07-01
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Республиканским государственным предприятием «Казахстанский институт стандартизации и сертификации» и Техническим комитетом по стандартизации 72 «Нанотехнологии» на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5
2 ВНЕСЕН Комитетом технического регулирования и метрологии Министерства индустрии и новых технологий Республики Казахстан
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 14 ноября 2013 г. N 44)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Госстандарт Республики Казахстан
Институт стандартизации Молдовы
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 августа 2016 г. N 942-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 5506-2013 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2017 г.
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ 1.5 (подраздел 3.6).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
7 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Август 2018 г.
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает метод определения действия уреазы продуктов, полученных из соевой культуры. Настоящий стандарт позволяет выявить некачественное приготовление продуктов.
Настоящий стандарт применяют к продуктам, имеющим действие уреазы, менее чем 1 мг азота на грамм продукта, полученного в установленных условиях. Для активных продуктов метод применяют при условии, что масса испытательной (рабочей) пробы понижается (см. примечание 1, п.9.1).
2 Нормативные ссылки
Для применения настоящего стандарта необходимы следующие ссылочные документы*. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного документа, для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая все его изменения):
ISO 771:1977 Oilseed residues. Determination of moisture and volatile matter content (Жмых. Определение содержания влаги и летучих веществ)
ISO 5502:1983 Oilseed residues. Preparation of test samples (Жмых. Приготовление лабораторных проб)
ISO 5505:1986 Oilseed residues. Sampling (Жмых. Отбор проб)
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применяется следующий термин с соответствующим определением:
3.1 активность уреазы (urease activity): Количество аммиачного азота, выделяемого в минуту при рабочих условиях, установленных в настоящем стандарте, выраженное в миллиграммах азота на грамм полученного готового продукта.
4 Сущность метода
Необходимо смешать измельченную лабораторную пробу с буферным раствором уреи (мочевины). После выдержки смеси в течение 30 мин при температуре 30°С, нейтрализуют выделенный аммиак избыточным раствором соляной кислоты и обратным титрованием стандартным мерным раствором гидроокиси натрия.
5 Реактивы
Все реагенты должны быть аналитического качества, вода дистиллированная или эквивалентной чистоты.
5.1 Урея (мочевина), буферный раствор (рН 6,9-7,0 ед. рН).
6 Средства измерений и испытательное оборудование
Необходимо использовать следующее лабораторное оборудование:
6.1 Сито с размером отверстий 200 мкм.
6.2 Аппарат для потенциометрического титрования или рН-метр, чувствительный с точностью до 0,02 ед. рН, с автоматической бюреткой и магнитной мешалкой.
Автоматический аппарат для титрования позволяет получить более точные результаты.
6.3 Колба для титрования.
6.4 Термостатически управляемая водяная баня, допускающая управление при температуре (30±0,5)°С.
6.5 Лабораторные пробирки, размерами: диаметр 18 мм и длина 150 мм, с пробкой.
6.7 Измельчитель, допускающий измельчение без нагревания (например, гранулятор).
6.9 Аналитические весы с пределами допускаемой абсолютной погрешности однократного взвешивания ±0,1 г.
6.10 Термометр жидкостный стеклянный с диапазоном измерения от 0°С до 100°С, с ценой деления 1,0°С.
7 Отбор проб
Отбор проб необходимо выполнять в соответствии с ISO 5505.
8 Приготовление лабораторной пробы
См. ISO 5502:1983 и пункт 5.4.
С помощью измельчителя (см. 6.7), измельчают 10 г пробы на части, которые просеивают через сито (см. 6.1).
9 Порядок проведения испытания
Необходимо поместить в лабораторную пробирку (см. 6.5) около 0,2 г пробы (раздел 8) и взвесить с точностью до 0,1 мг.
Титруют сразу раствором гидроокиси натрия (см. 5.3) до рН 4,70 ед. рН при помощи потенциометрического аппарата (см. 6.2).
9.3 Количество испытаний
Необходимо выполнить два испытания рабочих проб из одной лабораторной пробы.
9.4 Контрольное испытание
В пробирку (см. 6.5) необходимо ввести 10 см буферного раствора мочевины (см. 5.1) и 10 см раствора соляной кислоты (см. 5.2), измеренных пипеткой (см. 6.6). Необходимо добавить рабочую пробу, равную рабочей пробе главного испытания, взвешенной с точностью до 0,1 мг. Пробирку закрывают и энергично встряхивают.
Помещают пробирку в водяную баню (см. 6.4) при температуре (30±0,5)°С и выдерживают ее в течение 30 мин (измеряют хронометром, см. 6.8). Охлаждают до температуры 20°С, перемещают содержимое пробирки в колбу для титрования (см. 6.3), как установлено в 9.2, и титруют раствором гидроокиси натрия (см. 5.3) до рН 4,70 ед. рН.
10 Выражение результатов
10.1 Метод вычисления
Активность уреазы в миллиграммах азота, выделяемого в минуту на грамм продукта в готовом виде, вычисляют по формуле
Инактивация уреазы в процессе ВТМ сои
В качестве альтернативного метода нагрева в процессах переработки зерна в последние годы применяется высокотемпературная микронизация (ВТМ) – быстрый нагрев продукта в потоке инфракрасного (ИК) излучения [1, 2]. Наибольшее распространение данная технология получила в производстве круп быстрого приготовления, однако используется и в кормопроизводстве [3].
Независимо от области применения представляет интерес влияние теплового ИК воздействия на процессы инактивации биологически активных веществ, в частности уреазы и ингибитора трипсина в сое.
Использование сои в рационах питания сельскохозяйственных животных без предварительной термообработки, по меньшей мере, нерационально. Важным, по крайней мере для жвачных животных, и сравнительно просто контролируемым показателем кормовых качеств сои является активность уреазы. Аналогичный показатель для ингибитора трипсина хорошо коррелирует с ним [4].
Исходная соя влажностью 9,1-11,6% может иметь активность ингибиторов трипсина (ТИА) 22,13-34,65 мг/г, уреазы 1,63-1,73 DpH и водорастворимый протеин 65,9-77,6% от общего протеина. Обменная энергия полножирной сырой сои составляет: для птицы – 13,6 МДж/кг, для крупного рогатого скота – 14,7 МДж/кг, для свиней – 15,1 МДж/кг [5]. Соя считается хорошо обработанной, если ТИА составляет 3-6,5 мг/г (снижается на 80% или составляет 0,2 от исходного состояния), активность уреазы находится в пределах 0,05- 0,25 DpH, растворимость белка в воде не ниже 15% и не выше 30%.
Типичная экспериментальная зависимость активности уреазы (в относительных единицах) от времени термообработки при двух различных значениях облученности представлена на рис. 1.
Рис. 1. Зависимость активности уреазы в сое от времени ИК термообработки при влагосодержании W = 10-12% и облученности: 1 – E = 19,3 кВт/м 2 ; 2 – E = 26,5 кВт/м 2
Энергозатраты на ИК термообработку оцениваются энергетической экспозицией – произведением облученности на время H = Et. Если перестроить рис. 1 в соответствующих координатах, то получим зависимости, представленные на рис. 2.
Рис. 2. Зависимость активности уреазы от энергетической экспозиции при W = 10-12% и облученностях: 1 – E = 19,3 кВт/м 2 ; 2 – E = 26,5 кВт/м 2
Отметим, что энергетически более выгодно работать на повышенной облученности.
При традиционных методах термообработки предварительное увлажнение сои несколько интенсифицирует процесс термоинактивации ингибитора трипсина [5].
Аналогичный эффект, как это видно из рис. 3, имеет место и для уреазы.
Рис. 3. Зависимость активности уреазы от энергозатрат при облученности E = 19,3 кВт/м 2 и влагосодержании: 1 – 10%, 2 – 15%, 3 – 20%, 4 – 30%
Интересный, хотя и ожидаемый результат, получен при термообработке по схеме «ВТМ – изотермическая выдержка». Если на режиме ВТМ Е = 19,3 кДж/м 2 и t = 60 с получено снижение активности уреазы с 2,42 до 2,28 ед. pH, то после 18-минутной выдержки в термоизолированной емкости этот показатель снизился до 1,93 ед. pH. Очевидно, что с ростом облученности или времени ВТМ, т.е. температуры, эффект может быть еще более существенным.
Как и при других методах термообработки, после ВТМ обменная энергия сои повышается с 13,5-15,1 до 14,75-17,3 МДж/кг – для птицы, 17 МДж/кг – для крупного рогатого скота и 19,3 МДж/кг – для свиней [5, 6].
Модель термодеградации в первом приближении может быть представлена в виде дифференциального уравнения первого порядка:
где y – активность уреазы;
K[T(t)] – константа скорости.
Константа скорости K[T(t)] чаще всего применяется в форме, предложенной Аррениусом, однако для получения более простой модели целесообразно принять ее в форме Хиншельвуда [7]:
e0 – энергия активации, Дж/моль;
R = 8,314 – универсальная газовая постоянная, Дж/моль, К.
Температурная кривая при ИК нагреве для случая постоянной облученности удовлетворительно описывается зависимостью [2]:
где T0 – начальная температура продукта, К;
DT¥, Kt – коэффициенты пропорциональности.
После подстановки (2) и (3) в (1), интегрирования и упрощения можно прийти к выражению:
С и K – параметры модели.
Идентификация параметров модели (5) по экспериментальным данным (коэффициент множественной корреляции 0,88-0,97) для сои Wс = 10-12% при облученности E = 19,3 кВт/м 2 и E = 26,5 кВт/м 2 дала значение для eR = 15600-15800, К. Задача идентификации параметров модели (5) упростилась бы, если бы была известна энергия инактивации уреазы. К сожалению, значение этой величины, полученное в термостатированных условиях, нами не найдено. Для ингибитора трипсина она оценивается eR = 13090, К [8].
Использованная литература
Зверев С.В., доктор технических наук, Козин Е.В.
ООО «НПК «РЕЗОНАНС», Московский государственный университет пищевых производств