CC BY
29
УДК 577.152.34
Кравцова А.Г., Хабибулина Н.В., Красноштанова А.А.
ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕЙСТВИЯ ФЛАВОЗИМА НА ХИМИЧЕСКИЕ И ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СОЕВЫХ ПЕПТИДОВ
Кравцова Анна Геннадьевна, студентка 3 курса факультета биотехнологии и промышленной экологии; Хабибулина Наталья Викторовна, кандидат технических наук, ведущий инженер кафедры биотехнологии, email: ernestine@yandex.ru;
Красноштанова Алла Альбертовна, доктор химических, доцент, профессор кафедры биотехнологии, Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Подобраны оптимальные условия ферментативной обработки соевых пептидов с точки корректировки их горечи и степени расщепления. Установлено, что под действием Флавозима возможно получение растворимого белкового ингредиента, обладающего приятным вкусом, высоким содержанием аминного азота и антирадикальной активностью. Показана перспективность использования продукта для обогащения напитков..
Ключевые слова: соевые пептиды, ферментативный гидролиз, обогащенные напитки, Флавозим
INVESTIGATION OF THE EFFECT OF FLAVOURZYM ON CHEMICAL AND ORGANOLEPTIC PROPERTIES OF SOY PEPTIDES
Kravtsova A.G, Khabibulina N.V., Krasnoshtanova A.A.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The optimal conditions for the enzymatic treatment of soybean peptides were selected from the point of adjusting their bitterness and the degree of cleavage. It has been established that under the action of Flavourzym it is possible to obtain a soluble protein ingredient with a pleasant taste, high content of amino nitrogen and anti-radical activity. The promising use of the product for the enrichment of beverages has been shown.
Keywords: soy peptides, enzymatic hydrolysis, fortified beverages, Flavourzym
Введение
В настоящее время в мире наблюдается дефицит белкового питания среди населения, причем все большую актуальность приобретает замена животного белка растительным. Растительный белок обладает рядом преимуществ: быстрое накопление биомассы растений, наличие витаминов и пищевых волокон, меньшая аллергенность [1,2].
Напитки различного типа могут быть хорошим объектом для обогащения растительным белком, однако, органолептические и технологические характеристики последнего могут служить препятствием для благоприятного восприятия потребителями. Присутствие
нежелательного бобового запаха и «мелового» привкуса натурального соевого белка играет важную роль в негативном восприятии напитков с соевым белком, особенно при высокой его концентрации [3]. Нативные растительные белки, как правило, не обладают высокой растворимостью, требуемой в разработке рецептур напитков. Решением данной проблемы может быть ферментативный гидролиз. Гидролизованный растительный белок служит заменителем части животного белка и все чаще встречается в спортивном питании, вегетарианских продуктах, БАДах [4].
Для получения максимально эффективных результатов в отношении типа гидролизата наибольшее значение имеют величина DH (степень гидролиза), которая ведет к образованию более
коротких пептидов в продукте, а, следовательно, к низкой аллергентности и снижение горечи. Продукты гидролиза белков условно подразделяют на две группы: частично гидролизованные и полностью гидролизованные. Они значительно отличаются по своим свойствам, что разграничивает область их применения. Глубоко гидролизованные белки являются гипоаллергенными, что обусловливает их включение в детское питание и диеты тяжелобольных людей. Эти гидролизаты насыщены свободными аминокислотами и короткоцепочечными пептидами. Частично гидролизованные продукты состоят из смеси пептидов с различной молекулярной массой. Такой гидролизат представляет интерес при использовании в спортивном питании, БАДах и др. Особенность заключается в том, что пищевая ценность белка многократно возрастает. Низкомолекулярные пептиды способны проявлять ряд биологических эффектов, оказывая положительное влияние на здоровье человека [5, 6].
Рекомендуется проводить полный гидролиз белка, поскольку любые оставшиеся пептиды могут придавать горький вкус продукту за счет наличия горьких пептидов - это пептиды из 3-7 аминокислот, содержащие большую долю гидрофобных аминокислот [7, 8]. Удаление горьких пептидов в промышленности часто достигается обработкой активированным углем, который предпочтительно поглощает аминокислоты с горьким вкусом -фенилаланин и тирозин. Активированный уголь
используется как для удаления вкусовых, так и цветовых нежелательных характеристик [9].
Помимо использования активированного угля, удаление горьких пептидов может быть осуществлено с помощью расщепления горьких пептидов по гидрофобному участку с образованием негорьких продуктов, например, с помощью ферментного препарата Флавозим [10].
В этой связи, целью настоящей работы стало изучение влияния Флавозима на химические и органолептические свойства пептидов на основе соевого белка.
Методики
В качестве объекта исследования в работе использовали соевые пептиды производства 1ип§1 Вю1есЬпо1о§юа1 (Китай). Ферментативную обработку проводили с использованием ферментного препарата F1avourzyme 500 Мв (Novozymes, Дания) в оптимальных условиях (температура, рН) при варьировании концентрации субстрата (5-30%) и ферментного препарата (1-8% от массы субстрата).
Определение содержания белка проводили биуретовым методом, аминного азота - методом формольного титрования. Антирадикальную активность определяли с помощью свободного радикала 2,2 - дифенил - 1 - пикрилгидразила (ДФПГ). К 2,0 мл каждого из полученных растворов серии приливали 2,0 мл раствора ДФПГ и после смешивания через 30 минут регистрировали значения оптической плотности при X = 517 нм. В качестве контрольных проб использовали чистые растворители, в которых готовили рабочие растворы. Рабочие растворы готовили методом последовательных разбавлений. Сравнение проводили по величине половинного ингибирования 1С50.
Стабильность белковых растворов при различной кислотности среды определяли гравиметрически. Вкус гидролизатов оценивали дегустационным способом.
Экспериментальная часть
На первом этапе работы необходимо было подобрать дозировку ферментного препарата, обеспечивающую наиболее выраженный эффект устранения горечи исходного раствора пептидов, а также оптимальные физико-химические свойства обработанного раствора. Использовали водный раствор пептидов в концентрации 5%, для которого до и после обработки оценивали содержание аминного азота, устойчивость к осаждению при низких рН, антирадикальную активность и органолептические характеристики.
На рисунке 1 представлено изменение 1С50 по ДФПГ и накопление аминного азота при варьировании концентрации ферментного препарата. Полученные данные свидетельствую о том, что при увеличении дозы фермента происходит увеличение содержания аминного азота в 2,5 раза, что объясняется увеличением глубины гидролиза и накоплением короткоцепочечных пептидов и аминокислот. При этом антирадикальная активность
несколько снижается, что может быть обусловлено тем, что свободные аминокислоты обладают меньшей способностью к улавливанию свободных радикалов по сравнению с пептидными молекулами.
Показано, что исследуемый раствор пептидов склонен к образованию мути в кислой области рН. Отмечено, что при концентрации ферментного препарата 5-6% доля осаждаемой мути минимальна и составляет 0,6-1,0% от общей концентрации сухих веществ раствора. Органолептический анализ показал, что исходный раствор пептидов обладает выраженной горечью, которая по мере увеличения концентрации Флавозима уменьшается, при этом во вкусе появляются сладкие и соленые ноты. Наиболее приемлемым признан гидролизат, обработанный Флавозимом в концентрации 6%.
На втором этапе исследований проведено варьирование продолжительности гидролиза для выбранных концентраций ферментного препарата -4% (8, 12, 16 часов) и 6% (3, 7, 10 часов). Увеличение продолжительности гидролиза для каждой концентрации приводило к увеличению содержания аминного азота и 1С50, которые достигали:
- 61,3% для концентрации ферментного препарата 4%, 1С50 = 10,30 г/л, продолжительность 16 часов;
- 55,0% для концентрации ферментного препарата 6%, 1С50 = 9,26 г/л, продолжительность 10 часов.
Рисунок 1. Накопление аминного азота и изменение 1С50 при варьировании концентрации ферментного препарата (концентрация субстрата 50 г/л, продолжительность гидролиза 5 часов)
С точки зрения минимизации содержания осадка оптимальными явились 4% ферментного препарата, 8 часов гидролиза и 6% ферментного препарата, 7 часов гидролиза. По совокупности органолептических и физико-химических
показателей, в качестве наилучшего варианта обработки раствора пептидов Флавозимом выбран вариант обработки при концентрации ферментного препарата 6% от массы субстрата и продолжительности процесса 7 часов.
На заключительном этапе подбора условий ферментативной обработки варьировали
концентрацию раствора субстрата с 5 до 30% (рис. 2).
80 60 -40 20 -
0
IC50, г/л
0
концентрация субсТРата, %
30
Рисунок 2. Накопление аминного азота и изменение ГС50 при варьировании концентрации субстрата (концентрация ферментного препарата 6% от массы субстрата, продолжительность гидролиза 7 часов)
При увеличении концентрации субстрата не происходит заметного снижения эффективности гидролиза, что выражается в стабильности содержания удельного аминного азота. Однако при концентрации субстрата более 25% наблюдается снижение стабильности раствора к осаждению при рН 3-4, в связи с чем можно рекомендовать проведение гидролиза в условиях: концентрация субстрата 20-25%, концентрация ферментного препарата 6% от массы субстрата и продолжительность гидролиза 7 часов.
Использование выбранных условий позволяет получать практически нацело растворимый во всем диапазоне рН белковый ингредиент, обладающий высоким содержанием белка, большим количество низкомолекулярных пептидов и антирадикальной активностью. Все это в совокупности с приемлемыми органолептическими характеристика позволяет рассматривать разработанную добавку для обогащения напитков белком.
Выводы:
1. Подобраны оптимальные условия ферментативной предобрабокти препаратом Флавозим раствора соевых пептидов для увеличения глубины гидролиза (концентрация субстрата 20-25%, концентрация ферментного препарата 6% от массы субстрата и продолжительность гидролиза 7 часов).
2. Установлено, что в подобранных условиях содержанием удельного аминного азота достигает 55%, концентрация белка составляет 180-220 г/л, 1С50 = 9-10 г/л. Указанные характеристики
позволяют рассматривать данную белковую добавку для обогащения напитков.
Список литературы
1. Д.В.Компанцев, А.В.Попов, И.М.Привалов и др. Белковые изоляты из растительного сырья: обзор современного состояния и анализ перспектив развития технологии получения белковых изолятов из растительного сырья//Современные проблемы науки и образования. - 2016. - №1. - С. 59-59.
2. Хабибулина Н.В., Красноштанова А.А., Адучиева В.Д. Получение очищенной альбуминовой фракции гороховой муки методом ультраконцентрирования с использованием плоских мембран//Лргюп. - 2016. - №1. - С. 1-10.
3. Jookyeong Lee, Soy protein hydrolysate; solubility, thermal stability, bioactivity, and sensory acceptability in a tea beverage // Thesis or Dissertation, University of Minnesota. - 2011. - 117 P.
4. Новапродукт [электронный ресурс]: офиц. сайт URL: http://novaprodukt.ru/news/pea_protein_news.html
5. Разумникова И.С., Козлова О.В., Дороганова А.В., Аветисян Г.А. Перспективный подход к созданию продуктов специального назначения для профилактики гипертонической болезни и хронической сердечной недостаточности//Техника и технология пищевых производств. - 2010. - №1.
6. Лысенко Т.Е. Модификация соевых белков и ее использование при производстве продуктов питания // Дальневосточный федеральный университет. - С. 1-10.
7. Barbel Lieske, Gerd Konrad. Protein Hydrolysis - key to meat flavoring systems//Food Reviews International. -1994. - №10(3). - P.287-312
8. Constanza M.Lopes et al., Identification of small peptides arising from hydrolysis of meat proteins in dry fermented sausages//Meat Science" - 2015. -№104. - P.20-29.
9. Arporn Jarunrattanasri, Chockchai Theerakulkait, Keit R. Cadwallader, Aroma components of Acid-Hydrolyzed vegetable protein made by partial Hydrolysis of rice bran protein//J. Cereal Sci. - 2009. -№50. - p.56-60.
10. Siyu Zhang at al., Effect of Flavourzyme on proteolysis, antioxidant activity and sensory qualities of Cantonese bacon//Food Chemistry. - 2017. - № 237. -P. 779-785.
