CC BY
47
ЗДОРОВЫЕ ДЕТИ " ЗДОРОВОЕ ОБЩЕСТВО
ТЕМА НОМЕРА
УДК 637.127.3:641.562
Использование белковых гидролизатов из молочного сырья
для производства продуктов детского питания
И.В. Хованова, Г.М. Лесь, С.В. Симоненко, канд. техн. наук НИИ детского питания
Д.В. Абрамов, канд. биол. наук, Ю.Я. Свириденко, д-р биол. наук, проф., И.П. Кангин
ВНИИ маслоделия и сыроделия С.Н. Зорин, канд. биол. наук НИИ питания РАМН
В настоящее время в связи с высокой распространенностью аллергических заболеваний у детей и особенно частым их возникновением при раннем переводе на искусственное вскармливание встал вопрос о создании таких молочных продуктов, которые обладали бы низкими аллергенными свойствами. В первые месяцы жизни наиболее часто развиваются аллергические реакции на белок коровьего молока, или лактозу. Для решения этой проблемы большое внимание уделяется созданию специализиро-
ванных продуктов профилактического назначения с использованием белковых гидролизатов из молочного сырья.
Гидролизу могут подвергаться казеин или белки сыворотки коровьего молока. Сывороточные белки - это основные белки грудного молока, которые по своей биологической ценности превосходят белки коровьего молока, в том числе и за счет более высокого содержания незаменимых аминокислот - цистина и триптофана. Поэтому гидролизаты сывороточных белков бо-
Физико-химические свойства альбуминной массы для гидролиза
Таблица 1
Белковое сырье Массовая до- Массовая доля су- Содержание в сухом остатке белкового сырья, массовая доля, %
ля влаги, % хих веществ, % белков лактозы жира минеральных веществ
Промытая альбуминная 70-72 28-30 83-86 6,4-7,7 4,6-6,0 2,0-2,4
масса
Альбуминная масса по ТУ 9229-062-0461020902002 78-80 20-22 72-75 12,7-16,5 8,0-9,5 2,5-2,7
Физико-химические свойства опытных образцов гидролизатов
Таблица 2
Образец гидро-лизата, № Фермент для гидролиза Массовая доля влаги, % Массовая доля общего азота, % Массовая доля амин-ного азота, % Массовая доля золы, % Массовая доля лактозы, %
1 Гомогенат ПЖ КРС 5,2 12,3 5,6 4,4 2,2
2 Панкреатин 5,3 12,7 4,1 3,7 3,1
3 Панкреатин 4,3 12,7 5,0 3,1 3,8
4 Панкреатин + Flavourzyme 3,7 12,3 7,8 3,3 2,1
5 Панкреатин + Flavourzyme 4,3 12,3 5,3 3,2 2,1
6 Панкреатин + Flavourzyme 3,9 12,4 5,7 3,2 2,2
лее физиологичны, чем казеиновые. Кроме того, продукты на основе гидролизатов сывороточного белка имеют более приятный запах и вкус по сравнению с продуктами на основе гидролиза казеина.
В молочной промышленности РФ имеются значительные ресурсы дешевого белкового сырья, так называемой альбуминной массы, представляющей собой термически осажденные сывороточные белки молока. Альбуминная масса - побочный продукт производства лактозы, она не находит широкого применения в пищевой отрасли вследствие неудовлетворительных функциональных свойств (пенообразование, низкая растворимость, слабое жиро-эмульгирование). Термокоагулирован-ные сывороточные белки сохраняют высокую биологическую ценность и хорошо расщепляются под действием протеолитических ферментов, и поэтому альбуминная масса - более перспективное и экономически оправданное сырье для получения белковых гидролизатов, в том числе гидролиза-тов с гипоаллергенными свойствами, по сравнению с другими дорогостоящими видами белкового сырья, такими, как казеин, молочнобелковые изо-ляты на основе казеина и сывороточных белков.
Учитывая этот факт, возможно более полное использование молочной сыворотки, которая служит богатым источником аминокислот и ценнейшим сырьем для производства продуктов детского питания.
Научно-исследовательский институт детского питания (НИИДП) совместно с Всероссийским научно-исследовательским институтом маслоделия и сыроделия (ВНИИМС) проводит исследования по разработке продуктов для питания детей с риском развития аллергических реакций на основе белковых гидролизатов.
ВНИИМС осваивает технологию получения ферментативных гидролиза-тов сывороточных белков с гипоаллер-генными свойствами.
Сырьем для получения гидролизатов с гипоаллергенными свойствами служат термически осажденные белки подсырной сыворотки, так называемая альбуминная масса. За основу взята технология получения «Массы альбуминной из подсырной сыворотки» по ТУ 9229-062-0461020902002 с содержанием влаги 78-80 %, в которую включили дополнительную промывку водой с целью удаления лактозы, со-
HEALTHY CHILDREN - HEALTHY SOCIETY (j||
Таблица 3
Аминокислотный состав гидролизата сывороточных белков, %
Аминокислота Норма
Аспарагин + 1,29+0,15
аспарагиновая кислота
Треонин 1,18+0,25
Серин 3,10+0,27
Глутамин + 2,80+0,18
глутаминовая кислота
Пролин 0,21+0,16
Глицин /\ пэими 0,53+0,15
Алании Цистеин Вал и н 2,21+0,28 2,21+0,28 2,57+0,25 2 25+0 24
Метионин 1/1зП ПР1/11 11/11-1 2,25+0,24 1,05+0,12 1,52+0,15
/ 1О\-и 1С V 1 Цу 1 П Лейцин Тирозин 4,82+0,57 0,57+0,11
1 V \ V \ п Фенилаланин Пмоми 1,94+0,29 2,74+0,33
л из и н Гистидин Аргинин 1,06+0,11 1,71+0,20
Триптофан 1,77+0,23
Всего 33,32
лей и снижения кислотности белкового сырья.
В табл. 1 приведены физико-химические свойства промытой альбуминной массы в сравнении с альбуминной массой по ТУ 9229-0620461020902002. Из табл. 1 видно, что в результате промывки водой в сухом остатке альбуминной массы возрастает содержание белков до 83-86 % и снижается массовая доля лактозы до 6,4-7,7%. Таким образом, промытая альбуминная масса по содержанию белка приближается к белковым изо-лятам с содержанием белка не менее 90 %.
Для гидролиза с целью получения ферментативного гидролизата сывороточных белков с гипоаллергенными свойствами использовали гомогенат поджелудочной железы КРС с активностью 0,4 ед. Ансона/г и панкреатин медицинский 6 NF c активностью 2,54,0 ед. Ансона/г. С целью улучшения вкусовых характеристик гидролизата испытан ступенчатый гидролиз с совместным использованием панкреатина и ферментного препарата Flavourzyme 500 MG с активностью 500 ед. LAP ед./г (Novozymes A/S, Дания). Flavourzyme 500 MG - протеолитичес-кий фермент комплексного действия, содержащий смесь эндопротеаз и эк-зопептидаз. Рекомендуется для снижения горького вкуса белковых гидроли-
затов за счет отщепления гидрофобных аминокислот горьких пептидов.
Режимы гидролиза (доза фермента, рН, температура, продолжительность гидролиза) подобраны в результате лабораторных исследований ферментативного гидролиза термо-коагулированных сывороточных белков. Параметры гидролиза термокоа-гулированных сывороточных белков протеолитическим комплексом поджелудочной железы (ПЖ) крупного рогатого скота (КРС) варьировали в интервалах концентрации белков в суспензии (7-9 %), дозы внесения фермента (200-450 ед. Ансона/кг белка), рН (7,0-7,4), температуры (45...53 °С) и продолжительности (612 ч). Flavourzyme 500 MG вносили в соответствии с рекомендациями компании Novozymes A/S.
При ферментативном гидролизе белков не происходит разрушения триптофана и наблюдается самая низкая степень рацемизации аминокислот, поэтому ферментативные гидро-лизаты наиболее ценны с физиологической точки зрения.
В табл. 2 приведены физико-химические свойства опытных образцов гидролизатов, полученных в экспериментальных условиях.
В табл. 3 показан средний аминокислотный состав гидролизата сывороточных белков.
В табл. 4 представлен фракционный состав опытных образцов гидролиза-тов.
Молекулярно-массовое распределение белковых фракций анализировали с помощью FPLC-хроматографии на колонке с Superose-12 (Pharmacia, Швеция).
При сопоставлении условий гидролиза с физико-химическими свойствами и фракционным составом гидроли-затов были сделаны следующие выводы. Выбранные условия гидролиза незначительно влияют на химический состав гидролизатов - содержание общего азота, лактозы и золы. Доля основных компонентов в гидролизате определяется их содержанием в белковом сырье, направляемом на гидролиз. Решающими факторами в формировании фракционного состава гидро-лизатов служат доза и специфичность протеолитического фермента, о чем свидетельствуют данные по аминному азоту и содержанию пептидных фракций в гидролизатах.
Наиболее глубокий гидролиз получен под действием гомогената ПЖ КРС.
Таблица 4
Молекулярно-массовое распределение продуктов гидролиза, %
Молекулярная Образец гидролизата, №
масса, кДа 1 2 3 4 5 6
Более 4,5 19,4 40,1 33,1 18,9 33,9 29,5
От 1,7 до 4,5 17,0 19,4 19,1 24,1 15,3 16,4
Менее 1,7 63,6 40,5 47,8 57,0 50,8 54,1
Аминный азот гидролизата составлял 5,6 %, пептиды с М.м менее 1,7 кДа и свободные аминокислоты 63,6 %. Однако гидролизат имел посторонний привкус, вызванный, вероятно, образованием продуктов липолиза остаточного жира. Поэтому в дальнейших исследованиях использовали панкреатин, который обеспечивал накопление аминного азота на уровне 4,1-5,0 %. В панкреатиновом гидролизате пептиды с М.м. более 4,5 кДа составляли 33,140,1 %, что значительно выше доли аналогичной фракции гидролизата, полученного с ПЖ КРС. Поэтому для снижения высокомолекулярной фрак-
Таблица 5
Пищевая ценность гипоаллергенных продуктов
Показатель Значение показателя для ги-поаллер-генного продукта Значение показателя для низколактоз-ного гипо-аллергенного продукта Допустимый уровень по СанПиН 2.3.2.1078 -01
Жир, г 3,2 3,5 2,5-3,5
Белок, г Угпоолпи г 2,0 8 0 1,8 8 0 1,8-2,2 7 0-9 0
у 1 леводы, 1 Зола, г 0,45 0,45 7,0 9,0 0,4-0,5
Минеральные вещества, мг:
кальций 75 45 75 45 50-100 30-60
фосфо р калий ы атпм |л 80 30 80 30 65-100 20-40 20-40
натрии магний 300 7,5 0 065 3U 7,5 0 065 5,0-10
медь железо 0,06 5 1,0 0,065 1,0 0,03-0,1 0,03-0,1 0,8-1,2
цинк 0,65 0,65 0,3-1,0
Витамины:
А, мкг 55 55 50-60
Е, мг 1,0 1 0 1,0 1 0 0,6-1,4 0 5-1 5
D, мкг В1, мкг В мкг 1 ,и 50 80 1 ,и 50 80 0,5 1,5 40-60 60-100
В, мкг 6' В мкг 60 6,5 60 6,5 50-70 3,0-10
с' В12, мкг РР мг 0,22 0 55 0,22 0 55 0,15-0,3 0,3-0,8
С, мг V Э LJ M ТМ LJ ИГ 10 1 75 10 1 75 5-15
L-карни 1 ин, м1 таурин, мг 1 ,/j 4,8 1 ,/j 4,8 1,0-2,5 1,0-2,5 4,0-5,5
й ЗДОРОВЫЕ ДЕТИ - ЗДОРОВОЕ ОБЩЕСТВО
ТЕМА НОМЕРА
ции пептидов с М.м. более 4,5 кДа, которая может содержать пептиды-аллергены, испытали ступенчатый гидролиз с совместным использованием панкреатина и Flavourzyme 500 MG. Из табл. 3 и 4 видно, что гидролиз комплексом ферментов позволил повысить аминный азот до 5,3-7,8 % и снизить долю высокомолекулярной фракции до 18,9-33,9 %. Однако уменьшение высокомолекулярной фракции приводит в возрастанию доли низкомолекулярной фракции, в то время как доля пептидной фракции с М.м. 1,7-4,5 почти не изменяется. В то же время эта фракция может содержать полезные функциональные пептиды, поэтому желательно стремиться к увеличению ее доли.
На основе полученных образцов гид-ролизатов были разработаны гипоал-лергенные продукты для питания детей с рождения. Лучшими гидролизатами признаны второй и четвертый образцы. Продукты на их основе имеют слегка горьковатый привкус, очень приятный сывороточный запах, однородную консистенцию.
В состав гипоаллергенного продукта профилактического назначения входят гидролизат сывороточных белков, мальтодекстрин, молочный сахар, модифицированный крахмал, растительные жиры, эмульгатор, минеральные соли, витамины, таурин.
Гипоаллергенный продукт низколак-тозный для детей с проблемами пищеварения содержит гидролизат сывороточных белков, мальтодекстрин, сахарозу, модифицированный крахмал, растительные жиры, концентрат сред-нецепочечных триглицеридов, эмульгатор, минеральные соли, витамины, таурин.
Известно, что среднецепочечные триг-лицериды легко всасываются в систему воротной вены, минуя лимфатические сосуды, не требуя эмульгирования и участия панкреатической липазы, что позволяет повысить усвояемость жирового компонента и продукта в целом.
В табл. 5 представлена пищевая ценность гипоаллергенных продуктов в сравнении с рекомендациями Сан-ПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические
требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» применительно к продуктам на основе полных или частичных гидролизатов белка» в 100 мл.
Как видно из табл. 5, пищевая ценность в продуктах детского питания на основе гидролизатов сывороточных белков соответствует рекомендуемым уровням.
Научные исследования по разработке новых видов гипоаллергенных продуктов детского питания с заданными свойствами продолжаются.
Полученные данные свидетельствуют об ограниченных возможностях ферментативного гидролиза при получении гидролизатов определенного фракционного состава. Его необходимо дополнить другими методами фракционирования, например, такими, как ультрафильтрация, хроматография и др.
Ключевые слова: молочное сырье; сывороточные белки; белковые гидро-лизаты; продукты детского питания.
