CC BY
480
Для корреспонденции
Серба Елена Михайловна - доктор биологических наук, доцент, профессор РАН, заместитель директора по научной работе ВНИИПБТ - филиала ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» Адрес: 111033, г. Москва, ул. Самокатная, д. 4-б Телефон: (495) 362-45-72 E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0002-1660-2634
Римарева Л.В., Фурсова Н.А., Соколова Е.Н., Волкова Г.С., Борщева Ю.А., Серба Е.М., Кривова А.Ю.
Биодеструкция белков зернового сырья для получения новых хлебобулочных изделий
ВНИИПБТ - филиал ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва Russian Research Institute of Food Biotechnology is a Branch of Federal Research Center of Food, Biotechnology and Food Safety, Moscow
Изучено влияние ферментных систем на степень деструкции белков зерновых культур для получения новых видов хлебобулочных изделий. Исследован белковый и аминокислотный состав зерновой культуры тритикале в сравнении с пшеницей и рожью. Показана высокая биологическая ценность белков тритикале, содержащих 38,75% незаменимых аминокислот, в пшенице - 34,93%. Исследовано влияние различных ферментных систем (ФС) протеолитического действия на эффективность каталитической модификации белков тритикале. Установлено, что наибольшую активность проявила ферментативная система ФС-1, синтезируемая мицелиальным грибом Aspergillus oryzae, в результате воздействия которой при концентрации 5 ед. ПС/г уровень накопления амин-ного азота в ферментолизатах тритикале составил 125 мг%; степень гидролиза белков - 90%. Ферментные препараты бактериального происхождения, а также алкалаза и папаин обладали более низкой способностью к гидролизу белков тритикале. Фракционный состав модифицированных белков, полученных при воздействии ФС-1, показал снижение их молекулярных масс (до 35 кДа). Анализ аминокислотного состава в зерновых ферментолизатах показал, что в результате воздействия ФС-1 порядка 50% от общего количества аминокислот перешло в свободное состояние, из них от 38,8 до 43,6% составили незаменимые аминокислоты. Апробированы рецептуры хлеба, содержащие композиции пшеничной муки и прогидролизованной ферментами цельнозерно-вой муки тритикале в соотношении 1:1. Аминокислотный состав хлеба показал, что опытные образцы содержали в 6,2 раза больше свободных аминокислот. Использование в рецептурах хлеба ферментализатов тритикале позволило увеличить содержание в свободной форме таких незаменимых аминокислот, как метионин, валин, изолейцин, лейцин, фенилаланин, треонин, триптофан и лизин, в 2,0-5,0 раз. Показано, что разработанная технология позволяет выпекать
Для цитирования: Римарева Л.В., Фурсова НА., Соколова Е.Н., Волкова Г.С., Борщева Ю.А., Серба Е.М., Кривова А.Ю. Биодеструкция белков зернового сырья для получения новых хлебобулочных изделий // Вопр. питания. 2018. Т. 87, № 6. С. 67-75. doi: 10.24411/0042-8833-2018-10068. Статья поступила в редакцию 17.06.2018. Принята в печать 13.11.2018.
For citation: Rimareva L.V., Fursova N.A., Sokolova E.N., Volkova G.S., Borshova Yu.A., Serba E.M., Krivova A.Yu. Biodégradation of proteins of grain raw materials for the production of new bakery products. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2018; 87 (6): 67-75. doi: 10.24411/0042-8833-2018-10068. (in Russian)
Received 17.06.2018. Accepted for publication 13.11.2018.
Biodégradation of proteins of grain raw materials for the production of new bakery products
Rimareva L.V., Fursova N.A., Sokolova E.N., Volkova G.S., Borshova Yu.A., Serba E.M., Krivova A.Yu.
хлеб, содержащий пептиды с пониженной молекулярной массой и свободные аминокислоты, соответствующий по своим органолептическим и физико-химическим показателям классическим хлебобулочным изделиям. Ключевые слова: ферментативный гидролиз, белки злаков, протеазы, аминокислоты, хлебобулочные изделия, гипоаллергенные продукты
The effect of enzyme systems on the degree of protein destruction of grain crops to obtain new types of bakery products has been studied. Protein and amino acid composition of triticale grain crop in comparison with wheat and rye one has been studied. The high biological value of triticale proteins containing 38.75% of essential amino acids while in wheat - 34.93% has been shown. The influence of different enzyme systems (ES) with proteolytic action on the efficiency of catalytic modification of triticale proteins has been investigated. It was found that the highest activity was shown by the enzymatic system ES-1, synthesized by the mycelial fungus Aspergillus oryzae, as a result of which at a concentration of 5 u/g, the level of accumulation of amine nitrogen in triticale enzymatic hydrolysates was 125 mg%; the degree of hydrolysis of proteins was 90%. Enzyme preparations of bacterial origin, as well as alkalase and papain had a lower ability to hydrolyze triticale proteins. The fractional composition of modified proteins obtained by ES-1 showed a decrease in their molecular weight (to 35 kDa). Analysis of amino acid composition in grain enzymatic hydrolysates showed that as a result of exposure to FS-1, about 50% of the total number of amino acids passed into the free state, of which 38.8 to 43.6% were essential amino acids. The recipes of breads, containing composition of wheat flour and fermentolizates of the whole-grain triticale flour in the ratio 1:1 have been tested. The amino acid composition of the bread showed that the test samples contained 6.2 fold more free amino acids than the control. The use of fermented triticale in the recipes of bread allowed to increase the content of essential amino acids such as methionine, valine, isoleucine, leucine, phenylalanine, threonine, tryptophan and lysine in 2.0-5.0 times. It was shown that the developed technology allowed baking bread containing peptides with reduced molecular weight and free amino acids, which by its organoleptic and physic-chemical parameters corresponded to classic bakery products.
Keywords: enzymatic hydrolysis, cereal proteins, proteases, amino acids, bakery products, hypoallergenic products
Основная тенденция развития продовольственных отраслей обусловлена растущим потребительским интересом к здоровому образу жизни населения и, соответственно, к здоровому питанию [1]. Например, потребление хлеба в мире в целом и в России в частности сокращается [2]. Но несмотря на это, одной из важнейших составляющих, входящих в продуктовую корзину россиян, всегда был и остается хлеб.
Пищевые аллергии, связанные с потреблением в пищу продуктов переработки зерновых культур, в частности хлебобулочных изделий, вызываются в большинстве случаев реакцией на белки, и в первую очередь на белки пшеницы и ржи [3-5]. Для пшеницы это глиадины и глютенины - основные компоненты клейковины, для ржи - секалины и глютенины, содержание которых составляет порядка 30-50% от общего белка, а молекулярная масса находится в диапазоне от 10 до 70 кДа [5-7].
В связи с достаточно высокой встречаемостью у пациентов аллергических реакций к белкам зерновых культур актуальна разработка технологии получения их белковых гидролизатов для введения в их рецептуры продуктов профилактического назначения. Хлебобулочные изделия, содержащие моди-
фицированные белки, важны для питания здоровых людей, входящих в группы риска развития пищевой аллергии.
Известно, что в белках антигенные детерминанты, распознаваемые иммунокомпетентными клетками и антителами, могут представлять собой 3 типа: последовательные короткие фрагменты пептидной цепи, петлевые короткие фрагменты, стабилизированные дисульфид-ными мостиками, и конформационные эпитопы, образованные пространственно сближенными в молекуле белка аминокислотными остатками [8, 9].
Одним из путей решения проблемы, связанной с понижением сенсибилизирующей активности продуктов из злаковых культур, является разработка способов ферментативной модификации белков, приводящих к снижению их молекулярной массы. Для снижения сенсибилизирующих свойств белков зерновых необходимо использовать технологии, которые позволяют добиться снижения или отсутствия антигенных детерминант в их структуре. Такие технологии основаны на использовании высокого давления, тепловой обработки и в первую очередь ферментативного гидролиза белков [10, 11].
Наиболее эффективным способом снижения аллергической реакции организма на белки зерновых
культур является их биокаталитическая модификация. В процессе гидролиза протеолитические ферменты расщепляют белок на пептидные фрагменты, обладающие значительно меньшей сенсибилизирующей активностью [12]. Кроме того, в ферментативных гидролизатах практически полностью сохраняются все аминокислоты, содержащиеся в сырье.
Цель данной работы - изучение влияния ферментных систем (ФС) на степень деструкции белков зерновых культур для получения специализированных хлебобулочных изделий.
Материал и методы
Объектами исследований являлись пшеничная, ржаная мука и мука тритикале. Для гидролиза белков зернового сырья были использованы ФС различного происхождения: комплекс грибных протеаз ФС-1, синтезируемый мицелиальным грибом Aspergillus оryzae, и ФС-2, синтезируемый микромицетом A. foetidus; комплекс бактериальных протеаз ФС-3 (продуцент Bacillus subtilis), а также промышленные ферментные препараты протеаз: алкалаза (продуцент Bacillus li-cheniformis) и папаин, выделяемый из листьев и плодов папайи (Papaya latex). Уровень протеолитической активности (ПС) анализировали по степени гидролиза гемоглобина [13].
Содержание общего белка определяли методом Кьельдаля по ГОСТ 32044.1-2012, аминного азота - тит-риметрическим методом [14], растворимого белка -методом Лоури [15]; состав и концентрацию общих и свободных аминокислот определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на хроматографе KNAUER EUROCHROM 2000 (KNAUER, Германия) со спектрофотометрическим детектором «Smartline UV Detector 2500» (Германия) при Х=570 нм [16]; погрешность измерений составляет ±0,5%.
Процесс гидролиза белковых веществ зернового сырья осуществляли ФС протеолитического действия в подобранных ранее условиях: в течение 2 ч при 50 °С при рН 5,5 [14], концентрация мучной суспензии - 30%. Для определения фракционного состава белков исходного сырья и их ферментолизатов использовали метод электрофореза в полиакриламидном геле [17].
Клейковину отделяли согласно ГОСТ Р 54478-2011. Жидкую и твердую фракции разделяли на центрифуге лабораторной ОПН-16 (РФ) при 3000 об/мин. Выпечку хлебобулочных изделий проводили на лабораторной установке ВНИИПБТ по стандартной технологии по ГОСТ 27669-88. Оценивали объемный выход хлеба, внешний вид и состояние корки, пористость, структуру, цвет и вкус мякиша по ГОСТ Р 52462-2005. В готовых изделиях определяли влажность, кислотность (ГОСТ 567096) и пористость мякиша (ГОСТ 5669-96).
Статистическую обработку данных, полученных не менее чем в 3 повторностях, осуществляли с помощью программы Microsoft Excel 2011.
Результаты и обсуждение
Среди злаковых культур особого внимания заслуживает белковый комплекс первой искусственно созданной зерновой культуры, полученной при скрещивании пшеницы (ТгШсит) и ржи (веса!е) - тритикале. В данной культуре геномы ржи и пшеницы не взаимодействуют между собой с образованием «новых» белков, поэтому электрофореграмма тритикале сопоставима с электрофореграммами белков родительских форм (рис. 1). Анализ фракционного состава исследуемых злаковых культур показал наличие белковых фракций в диапазоне от 10 до 100 кДа. При этом в пшенице и тритикале отмечено содержание высокомолекулярных белков. В пшеничном сырье превалировали гли-адиновые и глютениновые фракции в диапазоне от 35 до 100 кДа. В ржаном сырье молекулярная масса белковых фракций была значительно ниже - до 60 кДа (см. рис. 1).
С точки зрения пищевой ценности тритикале - ценная культура, ее отличает относительно высокое содержание белка, которое составило 20,5%, тогда как у ржи этот показатель равен 18,2%, у пшеницы - 21,0%, и улучшенный аминокислотный скор по сравнению с пшеницей (табл. 1).
кДа
250
150
М 1 1 2 3
Рис. 1. Электрофореграмма белков зерновых культур
М 1 - маркер 10-250 кДа; 1 - пшеница; 2 - тритикале; 3 - рожь.
Таблица 1. Аминокислотный состав белков зерновых культур
Аминокислота, г/100 г зерна Зерновая культура
пшеница тритикале рожь
Лизин 0,45±0,02 0,56±0,02 0,59±0,03
Гистидин 0,48±0,02 0,47±0,02 0,43±0,18
Аргинин 0,43±0,02 0,40±0,02 0,41 ±0,02
Аспарагиновая кислота 1,09±0,05 1,12±0,06 1,16±0,06
Треонин 0,54±0,02 0,64±0,03 0,65±0,03
Серин 0,87±0,04 0,87±0,04 0,82±0,04
Глутаминовая кислота 5,60±0,25 4,77±0,24 4,02±0,20
Пролин 0,80±0,04 0,64±0,03 0,80±0,04
Глицин 0,85±0,04 0,77±0,04 0,76±0,04
Аланин 0,75±0,04 0,71±0,03 0,81 ±0,04
Цистин 0,57±0,03 0,64±0,03 0,53±0,03
Валин 0,90±0,04 1,02±0,05 1,04±0,05
Метионин 0,40±0,02 0,49±0,02 0,47±0,02
Изолейцин 0,85±0,04 0,87±0,04 0,84±0,04
Лейцин 1,39±0,07 1,55±0,08 1,33±0,07
Тирозин 0,53±0,03 0,56±0,03 0,43±0,02
Фенилаланин 1,10±0,05 1,02±0,05 1,03±0,05
Триптофан 0,80±0,04 0,78±0,04 0,85±0,04
Общее количество аминокислот Из них незаменимых аминокислот Незаменимые аминокислоты, % от общего количества 18,40±0,90 6,43±0,31 34,93±1,72 17,88±0,88 6,93±0,33 38,75±1,92 17,07±0,83 6,80±0,32 39,84±1,98
Содержание белка (на абсолютно сухое вещество), % 21,0±0,99 20,5±1,00 18,2±0,90
Анализ аминокислотного состава белков тритикале показал, что содержание незаменимых аминокислот составило 38,75% от общего количества, в то время как в пшенице - 34,93%. При этом отмечено более высокое содержание таких незаменимых аминокислот, как лизин, треонин, валин и метионин, и несколько пониженное (на 15-20%) - пролина и глутаминовой кислоты (см. табл. 1).
Эффективным способом снижения аллергенности белков является их ферментативный гидролиз [9-11]. Для гидролиза белков зернового сырья использовали ФС протеолитического действия, в состав которых входили протеазы, обладающие различной специфичностью и механизмом действия. Так, для протеаз грибного происхождения характерно наличие пептидаз - ферментов экзодействия, расщепляющих полипептиды с высвобождением отдельных аминокислот или дипептидов. ФС-1 отличалась наибольшим содержанием карбокси-и аминопептидаз, а также карбоксильной протеиназы [18]. ФС-3, ферментные препараты алкалаза и папаин в основном представлены протеиназами эндодействия: металлозависимой нейтральной, сериновой и цистеи-новой протеиназами, катализирующими гидролиз внутренних пептидных связей с образованием пептидов с различной молекулярной массой.
Исследовано влияние различных дозировок комплексных протеолитических систем (от 1,0 и до 7,0 ед. ПС/г муки) на степень расщепления белка и уровень накопления аминного азота в исследуемых образцах тритикале.
Каталитическое воздействие протеолитических ферментов ФС-1 на белковый субстрат обеспечивало наиболее высокую степень его конверсии до свободных аминокислот и низкомолекулярных пептидов, что подтвердилось результатами исследований (рис. 2, табл. 2). При дозировке протеолитической активности 5 ед. ПС/г (см. рис. 2) уровень гидролиза белков достигал 90%, что в 2 раза превысило показатели, полученные при использовании алкалазы, папаина и бактериального протеолитического комплекса (ФС-3). Высокая гидролитическая способность ФС-1, по-видимому, обусловлена синергизмом действия протеолитических ферментов, входящих в ее состав.
В дальнейших исследованиях для биокаталитической деструкции растительных белков была использована ФС-1, состоящая из протеиназ и пептидаз, синтезируемая мицелиальным грибом A. oryzae.
Полученные результаты подтверждены при исследовании влияния протеаз ФС-1 на уровень образования аминного азота в ферментолизатах тритикале, который составил 125,0 мг% при дозировке 5 ед. ПС/г (рис. 3).
Особенностью каталитических свойств протеоли-тических ферментов является их специфичность по отношению к типу пептидной связи и механизм их действия.
Результаты электрофоретических исследований фер-ментолизата тритикале подтвердили, что ФС-1 обеспечивает гидролиз нативных белков и снижение их молекулярной массы до 35 кДа и ниже (рис. 4).
Концентрация ферментных препаратов, ед/г муки
О Алкалаза □ Папаин —А— ФС-1 -Х- ФС-2 Ж ФС-3 Рис. 2. Степень гидролиза белков тритикале препаратами протеаз различного происхождения Здесь и на рис. 3: расшифровка аббревиатур дана в тексте.
Анализ аминокислотного состава в зерновых фер-ментолизатах показал, что в результате воздействия ФС-1 порядка 50% от общего количества аминокислот перешло в свободное состояние, из них от 38,8 до 43,6% составили незаменимые аминокислоты (см. табл. 2).
Наличие в ферментолизате тритикале 43,6% свободных аминокислот (см. табл. 2) и модифицированных пептидов с молекулярной массой ниже аллергенных белков (см. рис. 4) позволяет предположить снижение сенсибилизирующей активности тритикале.
Ряд авторов показали, что использование ферментных технологий позволило добиться снижения или отсутствия антигенных детерминант белка [8, 10-12, 19].
150
100
50
i
1 2 3 4 5 6 7 Активность препарата ФС-1, ед. ПС/г муки
Рис. 3. Влияние дозировки протеаз ферментной системы-1, синтезируемых Aspergillus oryzae, на образование аминного азота в ферментолизате тритикале
0
Таблица 2. Содержание незаменимых аминокислот в свободной форме в ферментолизатах пшеницы, тритикале и ржи, полученных с использованием ферментной системы-1 (Aspergillus oryzae), 5 ед. ПС/г
Аминокислота Содержание свободных аминокислот, г/100 г зерна
пшеница тритикале рожь
Треонин 0,28±0,01 0,34±0,02 0,39±0,02
Валин 0,45±0,02 0,55±0,03 0,58±0,03
Метионин 0,21 ±0,01 0,25±0,04 0,29±0,01
Изолейцин 0,42±0,02 0,49±0,02 0,49±0,02
Лейцин 0,75±0,03 0,85±0,01 0,73±0,04
Фенилаланин 0,55±0,02 0,54±0,03 0,58±0,03
Лизин 0,23±0,01 0,31 ±0,02 0,41 ±0,02
Триптофан 0,40±0,02 0,44±0,02 0,49±0,02
Содержание свободных аминокислот, Доля от общего количества аминокислот, % 8,47±0,40 46,0±2, 21 8,65±0,42 48,4±2,32 9,82±0,48 57,5±2,65
Содержание свободных незаменимых аминокислот Доля от общего количества свободных аминокислот, % 3,29±0,15 38,8±1,85 3,77±0,18 43,6±2,15 3,88±0,19 39,5±1,89
Характеристикой остаточной антигенности белков является количество нерасщепленного белка, сохраняющего способность взаимодействовать с иммуноглобулинами. С использованием конкурентного иммуноферментного анализа установлено, что обработка, например, молочных белков приводила к снижению количества антигенных эпитопов в 4 раза от исходного уровня их антигенности [10, 19]. Исследователями было показано, что снижение антигенности белков в основном связано с разрушением конформационных эпитопов, образованных пространственно сближенными аминокислотными остатками, в результате биокаталитической деструкции высокомолекулярных пептидов.
Предложены различные рецептуры хлеба с использованием пшеничной муки и ферментолизатов цельнозер-новой муки тритикале, проведены органолептическая и физико-химическая экспертизы готовой продукции. В процессе конструирования рецептур варьировали соотношением пшеничной муки высшего сорта и гидроли-зованной ФС-1 (5 ед./г муки) цельнозерновой муки тритикале (ферментолизат). Остальные компоненты (вода, соль, сахар, сухое молоко, масло растительное, дрожжи прессованные) присутствовали в тесте согласно стандартным требованиям. Экспертизу качества хлеба проводили согласно требованиям ГОСТ Р 52462-2005.
В результате получен хлеб, по органолептическим и физико-химическим показателям соответствующий нормативным (см. табл. 3). В опытном образце пропорция введения пшеничной муки и ферментолизата цельнозерновой муки тритикале соответствовала 1:1. В контрольном образце использована не обработанная ферментами цельнозерновая мука тритикале в том же соотношении. Отмечена хорошая пористость хлеба, высота которого составила 11,0 см (в контрольном образце - 12,5 см).
Аминокислотный состав хлеба показал, что опытные образцы содержали в 6,2 раза больше свободных аминокислот (см. табл. 4). Использование в рецептурах хлеба ферментолизатов тритикале позволило увеличить содержание в свободной форме таких незаменимых аминокислот, как метионин, валин, изолейцин, лейцин, фе-
37 25
20
15
Рис. 4. Фракционный состав белков тритикале после обработки ферментной системы-1
М1 - маркеры; 1 - нативные белки тритикале; 2 - после обработки.
нилаланин, треонин, триптофан и лизин, в 2,0-5,0 раза (см. табл. 4). Кроме того, установленное наличие в опытном образце пролина в свободной форме (1,54 мг/г) подтверждает, что при ферментативной обработке про-лин-содержащие белки подверглись гидролитическому расщеплению.
Таблица 3. Сравнительные показатели качества хлеба
Показатель качества Средний балл Коэффициент весомости Комплексный показатель Физико-химические показатели Высота хлеба, см
Опыт: соотношение пшеничной муки и ферментолизата тритикале (1:1)
Форма 4,04 5,30 107,15 Влажность мякиша 45% 11,0
Поверхность корочки 4,34 4,94 Кислотность 3,2 гр.
Цвет 4,22 5,08 Пористость 69%
Вкус и запах 4,41 4,86
Состояние мякиша 4,41 4,86
Контроль: соотношение пшеничной муки и тритикале (1:1)
Форма 4,55 5,14 116,95 Влажность мякиша 44,0% 12,5
Поверхность корочки 4,60 5,08 Кислотность 3,0 гр.
Цвет 4,83 4,84 Пористость 70%
Вкус и запах 4,83 4,84
Состояние мякиша 4,58 5,11
Таблица 4. Аминокислотный состав хлеба, выпеченного по разной рецептуре
Аминокислота Содержание аминокислот, мг/г хлеба
контроль гипоаллергенный хлеб
свободные общие свободные общие
Аспарагиновая кислота 0,04±0,001 2,82±0,13 0,19±0,01 2,84±0,14
Серин 0,01 ±0,0004 2,92±0,14 0,35±0,02 2,91 ±0,15
Треонин 0,07±0,003 1,65±0,08 0,66±0,03 1,59±0,07
Глутаминовая кислота 0,15±0,01 16,22±0,80 0,37±0,02 15,89±0,75
Пролин 0,01±0,0003 16,37±0,82 1,54±0,07 15,93±0,79
Глицин 0,03±0,001 1,73±0,08 0,08±0,004 1,69±0,08
Аланин 0,09±0,004 2,03±0,10 0,36±0,02 2,08±0,10
Цистин 0,01±0,0003 0,03±0,001 0,05±0,001 0,02±0,001
Валин 0 1,92±0,09 0,42±0,02 1,89±0,09
Метионин 0 0,47±0,02 0,17±0,01 0,45±0,02
Изолейцин 0 1,33±0,06 0,24±0,01 1,30±0,06
Лейцин 0 3,02±0,14 0,62±0,03 2,99±0,14
Тирозин 0 0,53±0,03 0,10±0,004 0,58±0,03
Фенилаланин 0 1,88±0,09 0,30±0,01 1,92±0,09
Гистидин 0,32±0,01 1,30±0,06 0,89±0,04 1,25±0,06
Лизин 0,03±0,001 1,20±0,06 0,15±0,01 1,18±0,06
Триптофан 0,56±0,02 6,83±0,33 1,58±0,08 7,01 ±0,34
Аргинин 0,04±0,001 1,59±0,07 0,34±0,02 1,63±0,08
Общее количество аминокислот 1,36±0,07 63,84±3,19 8,41 ±0,40 63,15±3,12
Из них незаменимых аминокислот 0,66±0,03 16,42±0,80 3,55±0,17 18,33±0,90
Повышенное количество свободных аминокислот и низкомолекулярных пептидов будет способствовать лучшей усвояемости белков хлебобулочных изделий, полученных с использованием ферментолизата тритикале.
Заключение
Таким образом, показано, что проведение ферментативной обработки зернового сырья протеолитическими ферментами способствует частичной деструкции высокомолекулярных белков тритикале, ржи и пшеницы. Наибольшую гидролитическую способность проявили протеазы гриба Aspergillus oryzae (ФС-1), применение которых позволило снизить содержание «аллергенных» белков и получить гидролизаты зерна, обогащенные свободными аминокислотами и пептидами с пониженной молекулярной массой. Установленное существенное повышение концентрации пролина в свободной форме свидетельствует о биокаталитическом расщеплении пролин-содержащих белков. Сравнительный анализ органолептических и физико-химических свойств хлебобулочных изделий показал соответствие разработанного образца требованиям, предъявляемым ГОСТ Р 52462-2005.
Сведения об авторах
Введение в рецептурный состав ферментолизатов цельного зерна тритикале позволило существенно снизить содержание высокомолекулярных белков, увеличить содержание свободных аминокислот и пептидов с низкой молекулярной массой, что, по-видимому, будет способствовать лучшей усвояемости белков хлебобулочных изделий и снижению их аллергенных свойств. Для подтверждения этого необходимо проведение дальнейших медико-биологических и клинических исследований.
Разработанная технология позволяет получать ферментативные гидролизаты зернового сырья, которые могут быть использованы для расширения ассортимента специализированных пищевых продуктов для детского, лечебного, спортивного и геродиетического питания.
Финансирование. Исследования проведены за счет средств субсидии на выполнение государственного задания в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 20132020 гг. (тема № 0529-2015-0108).
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие конфликтов интересов.
ВНИИПБТ - филиал ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» (Москва):
Римарева Любовь Вячеславовна - академик РАН, доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник отдела биотехнологии ферментов, дрожжей, органических кислот и биологически активных добавок E-mail: [email protected], https://orcid.org/0000-0003-3097-0836
Фурсова Наталья Александровна - заведующая лабораторией биотехнологии пекарных дрожжей
E-mail: [email protected]
https://orcid.org/0000-0003-3903-664
Соколова Елена Николаевна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела биотехнологии ферментов, дрожжей, органических кислот и биологически активных добавок E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0002-6084-7786
Волкова Галина Сергеевна - доктор технических наук, заведующая лабораторией биотехнологии пищевых и кормовых добавок E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0003-4051-182
Борщева Юлия Александровна - кандидат технических наук, старший научный сотрудник отдела биотехнологии ферментов, дрожжей, органических кислот и биологически активных добавок E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0003-0911-532
Серба Елена Михайловна - доктор технических наук, профессор РАН, доцент, заместитель директора по научной работе
E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0002-1660-2634
Кривова Анна Юрьевна - доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник отдела биотехнологии ферментов, дрожжей, органических кислот и биологически активных добавок E-mail: [email protected]
Литература
1. Тутельян В.А., Вялков А.И., Разумов А.Н., Михайлов В.И., Москаленко К.А., Одинец В.Г. и др. Научные основы здорового питания.
М. : Издательский дом «Панорама», 2010. 816 с. 11.
2. Сысоева Е.И., Кадукова Р.Р. Анализ потребления хлеба и хлебобулочных изделий // Научно-методический электронный жур- 12. нал «Концепт». 2017. Т. 24. С. 122-125.
3. Пампура А.Н., Конюкова Н.Г. Свойства и клиническое значение растительных аллергенов // Российский аллергологический журнал. 2008. № 6. С. 33-41.
4. Ногаллер А.М., Гущин И.С., Мазо В.К., Гмошинский И.В. Пищевая 13. аллергия и непереносимость пищевых продуктов. М. : Медицина, 2008. 336 с.
5. Алексеева А.А., Намазова-Баранова Л.С., Макарова С.Г., Вишнева Е.А., Левина Ю.Г., Томилова А.Ю. и др. Пищевая аллергия
к глютену. Современная диетотерапия // Вопр. совр. педиатрии. 14. 2014. Т. 13, № 5. С. 71-75.
6. Вишнева Е.А., Намазова-Баранова Л.С., Макарова С.Г., Алексеева А.А., Эфендиева К.Е., Левина Ю.Г. и др. Пищевая аллергия
к белкам пшеницы. Трудности диагностики и лечения // Педиатр. 15. фармакол. 2015. Т. 12, № 4. С. 429-434. 16.
7. Нечаев А.П., Траубенберг С.Е., Кочеткова А.А., Колпакова В.В., Витол И.С., Кобелева И.Б. Пищевая химия. 5-е изд., испр. и доп. СПб. : ГИОРД, 2012. 672 с. 17.
8. Головач Т.Н., Иванов А.А., Яцков Н.Н., Курченко В.П. Причины возникновения пищевой аллергии и пути ее снижения //
Сб. трудов «Перспективные ферментные препараты и биотех- 18. нологические процессы в технологиях продуктов питания и кормов». М. : ВНИИПБТ, 2016. С. 147-157. ISBN 978-5-90659252-1.
9. Тутельян В.А., Хавинсон В.Х., Малинин В.В. Физиологическая роль коротких пептидов в питании // Бюл. эксперим. биологии 19. и медицины. 2003. Т. 135, № 1. С. 4-10.
10. Курченко В.П., Головач Н.М., Червяковский Е.М., Симоненко С.В., Харитонов В.Д. Частичные гидролизаты сывороточных белков
для специализированного и детского питания // Российская сельскохозяйственная наука. 2011. Т. 37, № 1. С. 45-48. Loponen J. Prolamin degradation in sourdoughs : Dissertation. Helsinki : University of Helsinki, 2006. 77 р. Rimareva L.V., SokolovaE.N., Serba E.M., Borshova Yu.A.,Kurbatova E.I., Krivova A.Yu. Reduced allergenicity of foods of plant nature by the method of enzymatic hydrolysis // Oriental Journal of Chemistry. 2017. Vol. 33, N 4. P. 2009-2015. doi: http://dx.doi.org/10.13005/ ojc/330448.
Серба Е.М., Оверченко М.Б., Игнатова Н.И., Соколова Е.Н., Курбатова Е.И. Разработка национальных стандартов по методам определения активности ферментных препаратов для пищевой промышленности // Пищ. пром-сть. 2013. № 7. С. 40-44.
Определение аминного азота методами формольного и йодо-метрического титрования. ОФС.1.2.3.0022.15. Утв. приказом Минздрава России от 29.10.2015 № 771. Введ. 01.01.2016. Ставрополь : Энтропос, 2015. 3 с.
Дарбре А. Практическая химия белка. М. : Мир, 1989. 623 с. Шлейкин А.Г., Скворцова Н.Н., Бландов А.Н. Биохимия. Лабораторный практикум. Ч. 2: Белки. Ферменты. Витамины. СПб. : Университет ИТМО, 2015. 106 с.
Стручкова И.В., Кальясова Е.А. Теоретические и практические основы проведения электрофореза белков в полиакриламид-ном геле. Н. Новгород, 2012. 60 с.
Серба Е.М., Оверченко М.Б., Погоржельская Н.С., Курбатова Е.И., Поляков В.А., Римарева Л.В. Зависимость степени деструкции белковых веществ микробной биомассы от состава протеолитического комплекса // Вестник Российской сельскохозяйственной науки. 2015. № 2. С. 48-51.
Головач Т.Н., Курченко В.П. Гидролиз белков молока ферментативными препаратами и протеолитическими системами молочнокислых бактерий // Труды БГУ. 2012. Т. 7, ч. 1. С. 106126.
References
1. Tutelyan V.A., Vyalkov A.I., Razumov A.N., Mikhailov V.l., Moskalen- 2. Sysoeva E.I., Kadukova R.R. Analysis of the consumption of bread and ko K.A., Odinets A.G., et al. Scientific bases of healthy food. Moscow: bakery products. Nauchno-metodicheskij ehlektronnyj zhurnal [Scien-
Publishing House "Panorama". 2010: 816 p. (in Russian) tific and Methodic e-Journal "Koncept"]. 2017; 24: 122-5. (in Russian)
3. Pampura A.N., Konyukova N.G. Properties and clinical significance 12. of plant allergens. Rossijskij allergologicheskij zhurnal [Russian Allergology Journal]. 2008; (6): 33-41. (in Russian)
4. Nogaller A.M., Gushchin I.S., Mazo V.K., Gmoshinsky I.V. Food allergies and food intolerance. Moscow: Meditsina; 2008: 336 p. (in Russian)
5. Alekseeva A.A., Namazova-Baranova L.S., Makarova S.G., Vishnyova 13. E.A., Levina Yu.G., Tomilova A.Yu., et al. Food allergy to gluten. Modern diet therapy. Voprosy sovremennoj pediatrii [Current Pediatrics]. 2014; 13 (5): 71-5. (in Russian)
6. Vishnyova E.A., Namazova-Baranova L.S., Makarova S.G., Alekseeva A.A., Efendieva K.E., Levina Yu.G., et al. Food allergy to wheat 14. proteins. Difficulties of diagnosis and treatment // Pediatriches-kaya farmakologiya [Pediatric Pharmacology]. 2015; 12 (4): 429-34.
(in Russian)
7. Nechaev A.P., Traubenberg S.E., Kochetkova A.A., Kolpakova V.V., 15. Vitol I.S., Kobeleva I.B. Food chemistry. 5th ed., revised and augmented. St. Petersburg: GIORD, 2012: 672 p. (in Russian) 16.
8. Golovach T.N., Ivanov AA., Yatskov N.H., Kupchenko V.P. Causes of food Allergy and ways to reduce it. In: Collection of works "Promising enzyme preparations and biotechnological processes in food and 17. feed technologies". Moscow: Russian Research Institute of Food Biotechnology, 2016: 147-57. ISBN 978-5-906592-52-1. (in Russian)
9. Tutelyan V.A., Khavinson V.H., Malinin V.V. Phyziological role 18. of short peptides in nutrition. Byulleten' experimentalnoy biologii
i meditsiny [Bulletin of Experimental Biology and Medicine]. 2003; 135 (1): 4-10. (in Russian)
10. Kurchenko V.P., Golovach T.N., Chervyakovskii E.M., Simonenko S.V., Kharitonov V.D. Whey protein partial hydrolysates for specialized
and infant nutrition. Rossiyskaya selskokhosyaystvennaya nauka 19. [Russian Agricultural Sciences]. 2011; 37 (1): 45-8. (in Russian)
11. Loponen J. Prolamin degradation in sourdoughs [Dissertation]. Helsinki: University of Helsinki; 2006: 77 p.
Rimareva L.V., Sokolova E.N., Serba E.M., Borshova Yu.A., Kurbatova E.I., Krivova AYu. Reduced allergenicity of foods of plant nature by the method of enzymatic hydrolysis. Oriental Journal of Chemistry. 2017; 33 (4): 2009-15. doi: http://dx.doi.org/10.13005/ojc/ 330448.
Serba E.M., Overchenko M.B., Ignatova N.I., Sokolova E.N., Kurba-tova E.I. Development of national standards for methods of determining the activity of enzyme preparations for the food industry. Pishchevaya promyshlennost' [Food Industry]. 2013; (7): 40-4. (in Russian)
Determination of amine nitrogen by formal and iodometric titration: CFS.1.2.3.0022.15/ App. Order of the Ministry of health of the Russian Federation of October 29, 2015 # 771. Enter. 01.01.2016. Stavropol: Entropos; 2015: 3 p. (in Russian) Darbre A. Practical chemistry of protein. Moscow: World; 1989: 623 p. (in Russian)
Shleikin A.G., Skvortsova N.N., Blandov A.N. Biochemistry. Laboratory workshop. Part 2. Proteins. Enzymes. Vitamins. St. Petersburg: ITMO University; 2015: 106 p. (in Russian) Struchkova V.I., Kalyasova E.A. Theoretical and practical basics of conducting electrophoresis of proteins in polyacrylamide gel. Nizhny Novgorod; 2012: 60 p. (in Russian) Serba E.M., Overchenko M.B., Pogorzelskaya N.S., Kurbatova E.I., Polyakov V.A., Rimareva L.V. The dependence of the degree of decomposition of protein substances of microbial biomass from the composition of the proteolytic complex. Vestnik rossiiskoi selk-hozyaistvennoi nauki [Vestnik of the Russian Agricultural Sciences]. 2015; (2): 48-51. (in Russian)
Golovach T.N., Kurchenko V.P. Hydrolysis of milk proteins by enzymatic preparations and proteolytic systems of lactic acid bacteria. Work of the Belarusian State University. 2012; 7 (part 1): 106-26. (in Russian)
