CC BY
13
УДК 577.1
Юдина А.Н., Красноштанова А. А.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛУПРОДУКТОВ ЛИПИДНОЙ И БЕЛКОВОЙ ПРИРОДЫ, ПОЛУЧЕННЫХ В РЕЗУЛЬТАТЕ СЕЛЕКТИВНОГО ВЫДЕЛЕНИЯ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ (IgY) ИЗ ЖЕЛТКА ЯИЦ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПТИЦЫ
Юдина Алеся Николаевна - магистрант 1-го года обучения кафедры биотехнологии;
Красноштанова Алла Альбертовна - доктор химических наук, доцент, профессор кафедры биотехнологии; e-mail: aak28@yandex.ru;
ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева» 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
В статье рассмотрены ферментативные и термические способы переработки белковой фракции, получаемой после спиртовой экстракции белково-липидного матрикса, сопутствующего продукта процесса селективного извлечения иммуноглобулинов (IgY) из желтка яиц сельскохозяйственной птицы. Методом ИК-спектрофотометрии идентифицировано наличие фосфолипидов в осаждаемой фракции из водно-спиртового экстракта.
Ключевые слова: IgY, фосфолипиды, процесс переработки, ферментативный гидролиз, термолиз.
THE RECYCLING PROCESS OF PROTEIN AND LIPID PRODUCTS OBTAINED AS A RESULT OF THE SELECTIVE ISOLATION OF ANTIBODIES (IgY) FROM POULTRY YOLK
Yudina A.N., Krasnoshtanova A.A.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The article proposes enzymatic and thermal methods of recycling of the protein fraction obtained after alcohol extraction of the protein-lipid matrix, which is a co-product of the process of selective isolation of immunoglobulins (IgY) from the poultry yolk. The presence ofphospholipids in the precipitated fraction from the water-alcohol extract was indicated using IR-spectrophotometry.
Keywords: IgY, phospholipids, recycling process, enzymatic hydrolysis, thermolysis.
Введение
Известно, что желток куриного яйца является ценным питательным компонентом благодаря наличию белковых и липидных фракций, витаминов, а также заменимых и незаменимых аминокислот [1]. Белковая фракция представляет собой иммуноферментный комплекс, ключевым
компонентом которого является иммуноглобулины, в частности 1§У. Липидная фракция обогащена жирными кислотами и липоподобными соединениями, а именно лецитинами. При более подробном описании состава яичных желтков, необходимо также отметить наличие витаминов группы В, Б и Е; минеральных компонентов в виде солей кальция, магния, железа, калия; полиненасыщенных (линолевая, линоленовая), мононенасыщенных (олеиновая и пальмитолеиновая) и насыщенных (миристиновая и стеариновая) жирных кислот [2]. Приведенные компоненты отражают соответствующие биохимические качества продукта. Таким образом, протеиновая фракция желтка, обусловленная иммуногенными свойствами, находит широкое применение в изготовлении тест-систем против возбудителей инфекционных заболеваний, а также функциональных продуктов на основе иммуноглобулинов в пище- и кормопроизводстве. Однако, иммуноглобулиновые компоненты желтка являются не единственным важным продуктом,
имеющим отличные функциональные свойства. Недавно были выделены и исследованы такие липиды яичного желтка, как яичное масло, фосфолипиды и жирные кислоты, которые обладают противовоспалительной и антиоксидантной активностью, способствуют активации защитных механизмов сердечно-сосудистой системы и улучшению памяти, включая регуляцию функций клеток и стабилизацию физиологическо-гомеостатического баланса [3]. Особо отдают предпочтение фосфолипидной фракции - яичному лецитину, выступающему материалом для изготовления липосомальных форм препарата для инкапсулирования, а также создания биологически активных добавок к пище [4]. К примеру, за последние годы наибольшую популярность приобрели исследовательские работы по созданию композиции лецитинового продукта на основе фосфолипидов желтка, обогащенного содержанием ш-6 и ю-3 жирных кислот, что позволит приготовить смесь для детского питания, имеющую состав, близкий к составу натурального материнского молока
[5].
Согласно ранее разработанной схеме селективного выделения 1§У из желтка, не приводящей к каким-либо деформациям целевого продукта, при проведении двухстадийной процедуры обработки нативного желтка, включающей этап декантирования липидов и липидоподобных
соединений посредством фильтрации, сопряженной с самопроизвольным оттаиванием желточной суспензии, доведенной до рН 5.0 при комнатной температуре, в качестве сопутствующего полупродукта был получен осадок, представляющий собой липидный матрикс с примесными белковыми компонентами, который, в свою очередь, обладает самостоятельным практическим значением [6,7].
Именно поэтому цель данной работы заключается в подборе условий комплексной переработки полупродуктов, полученных на стадии декантации желточной суспензии.
Материалы и методы
В качестве объекта исследования в работе был использован желток яиц сельскохозяйственной птицы производства птицефабрики ОАО «Снежка» с влажностью - 74%, содержанием жира в желтке -32,6%, сырого протеина в белке - 10,6%, в желтке -16,6%, фосфолипидов в желтке - 29,6%.
Содержание общих жиров в липидном матриксе определяли методом Сокслета, содержание сырого протеина - микрометодом Къельдаля, концентрацию белка в растворе - биуретовым методом [8].
Идентификацию фосфолипидов методом инфракрасной спектрофотомерии осуществляли в области 4000-400 см-1 в органическом растворителе (гексан). Измерения выполнены на оборудовании Центра коллективного пользования РХТУ имени Д.И. Менделеева.
Экспериментальная часть
В соответствии с ранее адаптированной процедурой выделения 1§У из желтка сельскохозяйственной птицы был получен белково-липидный матрикс после стадии фильтрования во время самопроизвольного оттаивания при комнатной температуре замороженной желточной суспензии (гидромодуль желток:фосфатный буфер в соотношении 1:1), предварительно разведенной в 6 раз в подкисленной воде до рН 5,0 с помощью 0,2 н НС1 [6,7]. Полученный осадок далее был подробно исследован на содержание общего жира методом Сокслета. По результатам анализа было установлено наличие не менее 38 масс.% общего жира в составе матрикса.
Поскольку полученный осадок отличается высоким содержанием липидов, то далее было решено провести экстракцию жировых компонентов. В качестве экстрагента использовали 96%-ый этиловый спирт. Таким образом, к навеске липидного матрикса прилили шестикратный объем этилового спирта, после чего смесь выдерживали в течение 2-х часов при 50°С в термостате. По истечении времени термостатирования наблюдали образование обезжиренного желточного белка в объеме окрасившегося в желтый цвет спиртового экстракта.
Согласно ранним исследованиям были подобраны условия осаждения лецитинов из объема водно-спиртового экстракта, приводящие к
индуцированию агрегации фосфолипидов. Для этого к образовавшемуся спиртовому экстракту прилили объем дистиллированной воды в соотношении 1:0,75, после чего наблюдали развитое помутнение водно-спиртовой фракции, сопровождаемое осаждением лецитинов в виде белого хлопьевидного осадка. Для более полной агрегации фосфолипидов было решено выдержать полученную суспензию несколько суток при температуре 40С.
Методом ИК-спектрофотометрии было доказано присутствие фосфолипидов в составе осажденной фракции. Полученные результаты представлены на рисунке 1.
оде:
■СДР ' лги] -0ЯБ;
II Li:
lit
...,....,
жя X/X ISM Zttfl 1ЙЮ 1DQD
Рисунок 1. - ИК-спектр фосфолилидной фракции
Из приведенного спектра видно, что лецитиновая фракция содержит примесные соединения, не отвечающие целевому составу осаждаемой фракции. Необходима дополнительная стадия доочистки, что является предметом будущих исследований.
Далее проводили исследования с обезжиренным желточным белком, полученным после стадии спиртовой экстракции. Методом Къельдаля было установлено содержание не менее 27% сырого протеина в осадке, что свидетельствует о возможности его практического применения.
Согласно литературным данным было решено провести процессы ферментолиза и термолиза полученного осадка с целью модифицирования исходной структуры субстрата.
Первоначально проводили процесс ферментолиза под воздействием химопсина и панкреатина. К предварительно подготовленным навескам исходного субстрата вносили перечисленные ферменты в количестве 1,2, и 3 масс.%, затем инкубировали в течение 2-х часов при 50°С. Полученные результаты представлены рисунке 2.
По представленным данным можно сделать вывод о более эфффективном характере воздействия химопсина по сравнению с панкреатином. Однако степень ферментолиза не превышает 2-х процентов, что подтверждает неэффективность процесса.
В качестве альтернативного способа модификации обезжиренного осадка с целью повышения степени извлечения белка было решено провести термолиз.
Рисунок 2. - График зависимости степени ферментолиза от вносимых концентраций фермента, выраженных в
массовых процентах
опубл. 05.07.2018 / Стефанова И.Л., Гущин В.В.,
Процесс термолиза проводили в СВЧ печи при мощности 700 Вт. Исходную массу навески выдерживали при заданной мощности в течение 5, 10, 20, 30, 60, 90, 120, 150 и 180 секунд. Однако высвобождение белка в ходе исследования не наблюдалось. Полученные результаты доказывают отсутствие модификационной способности субстрата при термическом воздействии.
Выводы 1.
Методом ИК-спектрофотометрии доказано наличие фосфолипидов в осажденной из водно-спиртового экстракта фракции.
2.
Исследован гидролиза полученного липидного
процесс ферментативного обезжиренного осадка, после спиртовой экстракции
матрикса
3.
белковыми компонентами.
Доказана неэффективность процесса термической обезжиренного осадка.
примесными
проведения модификации
Список литературы
1. Иванова Н.Н. зависимость массы скорлупы, белка и желтка от общей массы яйца у мясных кур. Ветеринарный фармакологический вестник. -2018. - № 4 (5). - с. 70—73.
2. Патент №2660 278 Российская Федерация, МПК Л23Ь 15/00, Л23Ь 33/10, Л231 1/08. Функциональный пищевой продукт на основе яичного желтка : 2017127524 : заявл. 02.08.2017 :
Шахназарова Л.В., Клименкова А. Ю.
3. Журавлева М.С. Количественная характеристика показателей иммунного ответа у кур на различные типы антигена: дис. ... канд. ветир. наук: 06.02.02. - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной ветеринарии имени Я.Р. Коваленко, 2013. - 151 с.
4. Патент №2482837 Российская Федерация, МПК A61K 9/127 (2006.01). Усовершенствованные липосомы и их применение : 2010113360/15 : заявл. 05.09.2008 : опубл. 27.05.2013 / Кампс Й., Молема Г., Рейтерс М., Адриан Й.
5. Патент №2489893 Российская Федерация, МПК A23D 9/013 (2006.01), A23J 7/00 (2006.01), C12P 7/64 (2006.01), A23L 1/29 (2006.01). Композиция на основе лецитина и ее применение в пище : 2010136283/13 : заявл. 10.03.2012 : опубл. 20.08.2013 / Тири Ж. Ф., Дежарден Ф., Шмиц К., Линьян Ж., Рамирес-Хернан Ф., де Местер Ф.
6. Юдина А.Н., Красноштанова А.А. Выбор оптимальной схемы выделения иммуноглобулинов из желтка яиц сельскохозяйственной птицы. «Биохимическая физика», Москва, 2019, с. 247-250.
7. Юдина А.Н., Красноштанова А.А. Способы выделения иммуноглобулинов из желтка яиц сельскохозяйственной птицы. сб. «Успехи в химии и химической технологии», РХТУ им. Д. И. Менделеева Москва, 2019, том 33, с. 49-50.
8. Кусакина М.Г., Суворов В.И., Чудинова Л.А. Большой практикум «Биохимия». Лабораторные работы: учеб. Пособие - Перм. гос. нац. исслед. ун-т.-Пермь. - 2012. - с. 5-11.
