Получение белкового гидролизата из сырья животного происхождения для обогащения продуктов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

ПРОДУКТЫ ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО ПИТАНИЯ

I ТЕМА НОМЕРА

УДК 577.112: 641.56

Получение белкового гидролизата

из сырья животного происхождения

для обогащения продуктов

М. А. Асланова, канд. техн. наук; А. С. Дыдыкин, канд. техн. наук; Н. Е. Солдатова

Федеральный научный центр пищевых систем имени В. М. Горбатова, Москва

в*Ят? ЕХ £ЯНГ

БЕЗОТКАЗНЫЕ РЕЦЕПТЫ УСПЕХА? МЫ ИХ ВЫРАЩИВАЕМ!

Если речь заходит об окраске пищевых продуктов натуральными средствами, все большее количество технологов и производителей делают свой выбор в пользу альтернативных решений. ЕХВЕПЯУ® это окрашивающие продукты, изготовленные исключительно из растительного съедобного сырья, без искусственных добавок и органических растворителей. Мы гарантируем стабильные результаты, соответствующие требованиям завтрашнего дня. Более чем 30-летний опыт работы в этой сфере позволяет нам обеспечивать своим клиентам комплексную помощь на всех этапах окрашивания продуктов. В этом вы можете убедиться, посетив сайт

GROWING COLOURS

GtT

У людей пожилого возраста очень часто возникают заболевания опорно-двигательного аппарата, например, остео-пороз, который характеризуется снижением прочности кости, приводит к увеличению риска переломов и тем самым снижает качество жизни. Эта болезнь наиболее распространена в Северной Америке, Европе и Азии. Ожидается, что увеличение продолжительности жизни людей, быстрый рост числа престарелых приведут к тому, что остеопороз станет серьезной пробле-

мой здравоохранения в мире. Например, в Соединенных Штатах количество страдающих этим заболеванием, по подсчетам ученых, увеличится к 2020 г. вдвое. Общие ежегодные затраты на лечение пациентов с остеопорозом сегодня оцениваются суммой свыше 10 млрд долл. США.

В настоящее время медицина предлагает множество современных лекарственных препаратов фармакологического действия в борьбе с остеопорозом, но не до конца используется потенциал препаратов при-

Таблица 1

Технологические регламенты получения белкового гидролизата из малоценного сырья

животного происхождения

№ образца Температура, °C рн Время фермен-толиза, ч Фермент-содержащее сырье, % Общий азот, мг % Аминный азот, мг % Степень расщепления белка, %

1 50+2 8,0 4 15,0 598 112 18,8

2 45+2 7,03 4 10,0 1138 156 13,7

3 50+2 7,6 5 15,0 1140 360 31,6

Таблица 2

Содержание свободных аминокислот и полный аминокислотный состав образцов жидких

гидролизатов

Содержание, г/100 г белка

Аминокислоты образец № 1 образец № 2 образец № 3

полн. своб. полн. своб. полн. своб.

Незаменимые В том числе: 22,7 1,77 25,6 0,4 25,2 2,05

изолейцин 5,4 0,22 5,74 0,042 5,53 0,9

лейцин 0,8 - 1,12 0,042 1,12 0,05

лизин 1,6 1,05 1,96 0,196 1,94 0,9

метионин 1,0 0,29 1,54 0,056 1,53 0,06

цистин 0,27 0,027 0,84 0,006 0,85 0,03

фенилаланин 2,4 - 2,52 0,028 2,5 0,01

тирозин 1,6 0,19 2,1 0,03 2,4 0,1

валин 3,8 - 3.78 - 3,9 -

треонин 5,9 - 6,0 - 5,4 0,1

Заменимые В том числе: 66,3 8,95 67,0 1,62 68,9 12,2

глутаминовая кислота 14,8 5,59 14,7 0,67 15,0 3,3

аспарагиновая кислота 9,7 0,64 8,5 0.31 9,0 2,2

серин 3,5 0,27 4.2 0,04 4,2 0,8

гистидин 7,0 0,35 7,4 0,07 7,8 2,1

глицин 12,7 0,38 12,2 0,07 11,9 0,9

аргинин 7,5 1,27 7,84 0,24 7,8 1,3

аланин 5,7 0,02 6,16 0,14 6,5 1,2

пролин 5,4 0,43 6,0 0,084 6,7 0,4

И т о г о 89,0 10,72 92,6 2,02 94,1 14,2

Б/И 0,3 5,0 0,38 0,24 0,73 0,16

FOODS FOR OPTIMAL NUTRITION

Таблица 3

Молекулярно-массовое распределение

основных ( >ракций белковых гидролизатов

Фракция, кДа Соотношение фракций, %

образец № 1 образец № 2 образец № 3

>400-600 0,8 65,0 0,6

230-400 6,0 12,3 1,4

170-230 12,9 8,4 10,6

100-170 8,5 4,3 9,3

40-100 7,7 - 20,3

20-40 29,7 10,0 17,0

10-20 34,4 - 40,8

<10 - - -

Таблица 4 Органолептические показатели и химический состав сухого гидролизата

Показатель Характеристика показателей

Внешний вид, запах и цвет Мелкодисперсный порошок, светлый со слабым специфическим запахом

Растворимость (1% р-ра) Полная, менее 100 с

Массовая доля влаги, % 8,5+0,1

Массовая доля аминного азота, % 3,5

Массовая доля общего азота, % 10,6

Массовая доля жира, % 15,5

Коэффициент гидролиза, % 33,0

Выход с сушки, % от исходного сырья 5,8-6,3

родного происхождения. Значение биотехнологии состоит в решении актуальных проблем, связанных с человеческим здоровьем, питанием и получением продуктов из биологических объектов.

Важную роль в питании при заболеваниях опорно-двигательной системы играют соединительно-тканные белки. Коллаген составляет основу соединительной ткани человека (хрящей, костей, связок, сухожилий, кожи и др.) и обеспечивает ее прочность. Белок, подвергнутый гидролизу, содержит в большом количестве аминокислоты (пролин, гидроксипролин, глицин), коллагено-вые пептиды и биогенный трипептид -глицин-гистидин-лизин, которые являются источником «строительного материала» и обладают способностью оказывать положительное влияние на деятельность хрящевых и костных клеток, стимулируя синтез физиологического коллагена и других веществ, создающих хрящевую и костную матрицу [1].

Отработку параметров технологического процесса получения гидролизата из малоценного сырья (свиные уши и ножки) проводили с использованием ферментативного метода [2]. Для получения экономически выгодного конечного продукта в качестве ферментосодержащего сырья использовали гомогенат поджелудочной железы свиней.

С целью выявления факторов, влияющих на накопление продуктов гидролиза, в экспериментальных условиях были отработаны основные параметры гидролиза (продолжительность, температурный режим, количество внесенного фермента). Полученный гидролизат должен иметь степень расщепления белка с преобладанием аминокислот (пролина, гидроксипролина, глицина) и коллагеновых пептидов. В дальнейшем планируется использование его в качестве основы для изготовления функционального напитка для пожилых людей с заболеваниями опорно-двигательного аппарата [3].

В табл. 1 показано накопление амин-ного азота в зависимости от продолжительности гидролиза, температуры и количества ферментосодержащего сырья. Установлено, что максимальная степень гидролиза достигается при температуре 50 °С в течение 6 ч при внесении 15% ферментосодержащего сырья (поджелудочной железы).

Важнейшей характеристикой полученных гидролизатов является аминокислотный состав (табл. 2), который демонстрирует присутствие значительного количества пролина, глутаминовой кислоты, глицина, что характерно для преимущественного содержания коллагена. В то же время гидролизаты обеднены серосодержащими аминокислотами, а также тирозином, фенилаланином, лизином, лейцином. Максимальный выход аминокислот - 94,1% достигнут в образце № 3.

Анализ содержания свободных аминокислот показал, что с ростом степени конверсии белка наблюдается снижение соотношения Е/N. В первом и в третьем образцах содержание свободных аминокислот 10,7% и 14,2% соответственно, остальная часть приходится на олигопептиды различной молекулярной массы. Необходимо отметить, что результат биодеградации по аминокислотам на уровне 10,0-15% от их содержания в сырье приемлем, так как очень высокая степень содержания свободных аминокислот в гидролизате может придавать ему горький привкус. Минимальное содержание свободных аминокислот в образце № 2 говорит о недостаточном количестве в ферментном комплексе поджелудочной железы протеаз, которые расщепляют большое количество пептидных связей, образованных указанными аминокислотами [4, 5].

Развитие процессов лизиса животной ткани сопровождается и изменением молекулярно-массового распределения растворимых белковых фракций (табл. 3).

Большое содержание низкомолекулярных пептидных фракций (40,8%) и (34,4%), имеющих молекулярную массу от 10 до 20 кДа, характерно для образцов № 3 и № 1 соответственно. В образце № 2 преобладают высокомолекулярные белковые фракции, что говорит о низкой степени расщепления белка.

Результаты исследований показали, что заданным требованиям отвечает об-

Перейти на страницу

gnl-graup.com

ПРОДУКТЫ ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО ПИТАНИЯ

I ТЕМА НОМЕРА M

разец № 3, полученный при использовании ферментосодер-жащего сырья в количестве 15 % к массе сырья и режиме обработки: T = (50±2) °C и т = 6 ч, поэтому дальнейшие исследования с образцами № 1 и № 2 не проводились.

Образец № 3 сушили в леофильной сушилке под вакуумом при температуре 40 °С. Высушенный гидролизат измельчали на дробилке до размера частиц не более 0,2 мм. Полученный гидролизат представляет собой однородный мелкодисперсный порошок светло-бежевого цвета, хорошо растворимый в воде (табл. 4).

Таким образом, изучение процесса гидролиза белоксодержащего сырья с использованием фермента (поджелудочной железы свиней) позволило определить оптимальные параметры получения гидролизата пищевого назначения. Учитывая направленность гидролизата на профилактику заболеваний опорно-двигательной системы, в дальнейшем планируется разработка функционального напитка.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дыдыкин, А. С. Теоретические аспекты создания продуктов геродие-тического назначения для людей, страдающих остеопорозом/ А. С. Дыдыкин [и др.] // Пищевая промышленность. -2010. - № 8. - С. 24-25.

2. Телишевская, Л. Я. Белковые гидро-лизаты/Л. Я Телишевская. - М.: Аграрная наука, 2000. - 290 с.

3. Асланова, М. А. Функциональный продукт для улучшения качества жизни пожилых людей/М. А. Асланова // Мясные технологии. - 2016. - № 6. -С. 34-36.

4. Неклюдов, А. Д. Коллаген: получение, свойства и применение/ А. Д. Неклюдов, А. Н. Иванкин. - М.: МГУЛ, 2007. -336 с.

5. Пискунович, Д. И. Биохимическая оценка степени расщепления белков тканей гидробионтов/Д. И. Пискунович, В. А. Мухин // Вестник МГТУ. - 2012. -Т. 15. - № 1. - С. 62-67.

REFERENCES

1. Dydykin A.S. et aL. [Theoretical aspects of the creation of gerodietic products for people suffering from osteoporosis]. Pishchevaya promyshlennost', 2010, no. 8, pp. 24-25. (In Russ.)

2. TeLishevskaya L.Ya. Belkovye gidrolizaty [Protein hydro Lysates]. Moscow, Agrarnaya nauka PubL., 2000. 290 p.

3. AsLanova M.A. [Functional product for improving the quality of Life of the elderly]. Myasnye tekhnologii, 2016, no. 6, pp. 34-36. (In Russ.)

4. NekLyudov A.D., Ivankin A.N. Kollagen: poluchenie, svoistva i primenenie [Collagen: production, properties and application]. Moscow, MGUL PubL., 2007. 336 p.

5. Piskunovich D.I., Mukhin V.A. [BiochemicaL evaLuation of degree of the proteins cLeavage of the hydrobionts tissues]. Vestnik MGTU, 2012, voL. 15, no. 1, pp. 62-67. (In Russ.)

Получение белкового гидролизата из сырья животного происхождения для обогащения продуктов

Ключевые слова

аминокислотный состав; гидролизат коллагена; заболевания опорно-двигательного аппарата; технологические регламенты; фракционный состав белков

Реферат

Наиболее распространенными заболеваниями у людей старших возрастных категорий являются заболевания опорно-двигательного аппарата. Для снижения риска и профилактики данных заболеваний используются гидролизаты коллагена, полученные из сырья животного происхождения с молекулярной массой от 1 до 40 кДа. Гидролизаты эффективны как при индивидуальном применении, так и в составе пищевых продуктов. Отработку параметров технологического процесса получения гидролизатов из малоценного сырья (свиные уши и ножки) проводили с использованием ферментативного метода. В качестве ферментосодержащего сырья использовали поджелудочную железу свиней. С целью выявления факторов, влияющих на накопление продуктов гидролиза, в экспериментальных условиях были отработаны основные параметры гидролиза (продолжительность, температурный режим, количество внесенного фермента). Для оценки качества гидролизатов использовали такие критерии, как степень гидролиза, аминокислотный состав, содержание хорошо усвояемых низкомолекулярных белковых фракций. Результаты исследований показали, что заданным требованиям отвечает гидролизат, полученный при использовании ферментосодержащего сырья в количестве 15% к массе сырья при режиме обработки: Т= (50+2) °С, т = 6 ч. Сухой гидролизат имеет хорошие органо-лептические показатели, содержит низкомолекулярные пептидные фракции (40,8%), имеющие молекулярную массу от 10 до 20 кДа, значительное количество аминокислот (пролина, глутаминовой кислоты, глицина), стимулирующих синтез физиологического коллагена. В дальнейшем полученный продукт может быть использован в качестве основы для производства функционального напитка.

Preparation of protein hydrolyzate from raw materials of animal origin for the enrichment of products

Key words

amino acid composition; collagen hydrolysate; locomotor system diseases; technological regulations; protein fractional composition

Abstracts

Locomotor system diseases are the most common diseases in the elderly. For risk reduction and prophylaxis of these diseases, collagen hydrolysatesobtained from animal raw materials with the molecular weight from 1 to 40 kDa without taste and odor are used. Hydrolysatesare effective both upon the individual administration and in a composition of food products. Refinement of the technological process parameters for producing hydrolysatesfrom low-value raw material (pork ears and legs) was carried out using the enzymatic method. The pork pancreas was used as an enzyme-containing raw material. To determine factors that influence an accumulation of hydrolysis products, the main parameters of hydrolysis (duration, a temperature regime, an amount of the added enzyme) were refined in the laboratory conditions. For hydrolysatequality assessment, several criteria such as a hydrolysis degree, amino acid composition, the content of well digested low-molecular weight protein fractions, were used. The results of the investigation showed that the hydrolysate produced with the use of the enzyme-containing raw material in an amount of 15% to the raw material weight and the treatment regime (T=50±2°C, t =6 h) met the specified requirements. The dried hydrolysate has good organoleptic properties, contains low-molecular weight peptide fractions (40.8%) with the molecular weight from 10 to 20 kDa, a significant amount of amino acids (proline, glutamic acid, glycine) and can be used as a basis for preparation of a functional beverage.

Авторы

Асланова Мариэтта Арутюновна, канд. техн. наук, Дыдыкин Андрей Сергеевич, канд. техн. наук, Солдатова Наталья Евгеньевна

Федеральный научный центр пищевых систем имени В. М. Горбатова, 109316, Москва, ул. Талалихина, д. 26, dpitanie@vniimp.ru

Authors

Aslanova Marietta Arutyunovna, Candidate of Technical Sciences,

Dydykin Andrey Sergeevich, Candidate of Technical Sciences,

Soldatova Natalia Evgenievna

Federal Scientific Center of Food Systems named

after V. M. Gorbatova, 109316, Moscow, ul. Talalikhin, 26,

dpitanie@vniimp.ru