CC BY
81
УДК 664.38
Карпухина П.А., Красноштанова А.А.
ВЫДЕЛЕНИЕ БЕЛКОВЫХ ФРАКЦИЙ ИЗ БЕЛКА ЯИЦ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПТИЦЫ
Карпухина Полина Алексеевна, студентка 2 курса факультета биотехнологии и промышленной экологии; Красноштанова Алла Альбертовна, доктор химических, доцент, профессор кафедры биотехнологии, e-mail: aak28@yandex.ru ;
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Установлено оптимальное соотношения яичного белка и воды, белка и этилового спирта, для получения белковых изолятов, удовлетворяющих требованиям. Подобраны наиболее эффективные методы выделения белковых фракций.
Ключевые слова: яичный белок, глобулин, альбумин, белковый изолят. EXTRACTION OF PROTEIN FRACTIONS POULTRY EGG WHITE
Karpukhina P.A., Krasnoshtanova A. A.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The optimum ratios of egg white and whater, egg white and ethanol for extraction of protein frctions which are satisfying the requirements were found. The most effective methods of extractions ofproteins fractions were identified.
Key words: egg white, globulin, albumin, protein fraction. Введение
В современном мире люди стараются полностью использовать полезные свойства продуктов и максимально сокращать отходы, поэтому широко применяется комплексная переработка различных видов сырья. Одним из видов сырья, подвергаемого комплексной переработке, является яйцо сельскохозяйственной птицы. Его компоненты обладают иммуномодулирующим,
антиоксидантным, противоопухолевым,
антиоксидантным и гипотензивным эффектами[1]. Яйца состоят из оболочки, желтка и белка. Каждый из этих компонентов имеет полезные для человека свойства, например, из скорлупы получают карбонат кальция, а из желтка иммуноглобулин.
Белок яйца состоят в основном из белков и воды, также в них содержатся в количестве 1% углеводы, липиды и минеральные соединения[1]. Он составляет более половины массы всего яйца. В яичном белке содержатся фракции глобулинов и альбуминов. Так же в нем содержится овомуцин в количестве 11%, он является главным аллергеном яиц, этот белок известен как ингибитор трипсина[5]. Более того белок состоит из овотрансферрина (12%), лизоцима (3,5%), овомукоида (2-4%), овогликопротеин, овофлатопротеина, авидина и других белков, содержащихся в незначительном количестве.
Глобулины имеют высокую молекулярную массу, они представляют собой глобулы, которые не растворимы в воде. Глобулины имеют антимикробные свойства. Они содержатся в сыворотке крови человека и определяют иммунные свойства организма[1]. Альбумин образует гели и эмульсии, стабилизирует пену[2]. Он проявляет
довольно сильные антиоксидантные свойства[5]. Это растворимый в воде белок, который имеет небольшую молекулярную массу, отрицательный заряд и кислые свойства[4]. В яичном белке на альбумин приходится около 75%.
Глобулин возможно выделить с помощью полунасыщенного раствора сульфата аммония, а альбумин - насыщенным раствором. Этот метод требует дальнейшей очистки белка от примеси соли, для этого требуется проведение диализа[3]. Также, зная, что глобулины плохо растворимы в воде, их можно осадить с помощью воды, подобрав оптимальное соотношение белок:вода, а растворимые в воде альбумины можно осадить с помощью водоотнимающих веществ[4].
Поэтому целью данной работы явился подбор условий фракционирования яичного белка на глобулиновую и альбуминовую фракцию без использования высаливания.
Материалы и методы
В качестве объекта исследования был использован куриный белок сельскохозяйственной птицы производства птицефабрики ОАО «Снежка» с влажностью - 74%, содержанием жира в желтке -32,6г/100г, сырого протеина в белке - 10,6%, в желтке - 16,6%, фосфолипидов в желтке - 29,6%. Перед выделением белковых фракций проводили отделение желтка, который в дальнейшем использовали для получения иммуноглобулина У, лецитина и белковой фракции.
Содержание белка определяли в растворах определяли биуретовым методом.
При проведении осаждения белковых фракций яичный белок смешивали с водой (для выделения глобулиновой фракции) или этиловым спиртом (для выделения альбуминовой фракции) в заданном соотношении. Полученные суспензии выдерживали при температуре 4-6оС в течение 12 ч, после чего осадок белковой фракции отделяли центрифугированием при 6500 об/мин в течение 1015 мин. В полученных супернатантах для контроля полноты осаждения измеряли остаточную концентрацию белка биуретовым методом. Для определения степени чистоты получаемых белковых фракций готовили растворы заданных навесок полученных белковых субстанций в 0,1 н растворе гидроксида натрия. В полученных растворах определяли концентрацию белка биуретовым методом, которую относили к концентрации исходной навески.
Экспериментальная часть
Согласно литературным данным белки выделяют методом высаливания[3]. Первоначально была проведена оценка эффективности данного метода. Для этого к яичному белку добавили из расчета достижения 50% от насыщения концентрации сульфата аммония, оставили на 30 минут до полного выпадения осадка глобулиновой фракции при комнатной температуре, провели центрифугирование при 6500 об/мин в течение 10 мин. К полученному супернатанту добавили сульфат аммония до достижения концентрации 100% насыщения сульфата аммиака, оставили раствор на 12 ч при температуре 4-6оС, чтобы осадок выпал полностью. После этого суспензию отцентрифуговали в вышеуказанных условиях. В обеих супернатантах определили остаточную концентрацию белка биуретовым методом. Несмотря на
удовлетворительные результаты по степени осаждения белковых фракций, осадки белка содержали значительное количество соли, очистка от которой в промышленных условиях сложна и энергозатратна.
Поэтому далее попытались выделить альбуминовую и глобулиновую фракцию белка без использования метода высаливания. Из литературных данных известно, что глобулин плохо растворим в воде, альбумин в воде растворим хорошо, но плохо растворим в органических растворителях.
На первом этапе необходимо было определить оптимальное соотношение белок:вода. Для этого в 5 пробирок поместили яичный белок, в каждую пробирку добавили воды в определенном соотношении к белку. После этого мы оставили пробирки на 30 минут при комнатной температуре для более полного осаждения глобулина. Затем полученные осадки отцентрифуговали при 6500 об/мин, температуре 200 в течение 15 минут. Отделённый осадок оставили сушиться на воздухе, а супернатант исследовали на степень осаждения
белка с помощью биуретового метода. В результате получили данные, представленные в табл.1. Из полученных данных следует, что наилучшим соотношением белок:вода дист. является 1:4, где степень осаждения глобулина составила 78%.
Табл. 1. Определение оптимального осаждения белок: вода.
№ Соотношение Белок Вода Степень
белок:вода. (мл) дистиллированная осаждения
(мл) (%)
1 1:0,4 7 3 31
2 1:0,6 6 4 41
3 1:1 5 5 54
4 1:2,3 3 7 65
5 1:4 2 8 78
Далее из супернатанта, полученного в результате осаждения в выбранных условиях, выделяли фракцию альбумина, добавляя этиловый этиловый спирт в различных объемных соотношениях. Полученные суспензии выдерживали при комнатной температуре в течение 1 часа для более полного осаждения альбумина. Затем осадок альбуминовой фракции отделяли центрифугированием при 6500 об/мин, температуре 20 в течение 10 минут. В супернатантах определяли остаточное содержание белка. Полученные данные представлены в табл.2. Из полученных данных следует, что наилучшим соотношением белок:этанол является 1:3, степень осаждения составила 94%.
Табл. 2. Определение оптимального осаждения белок: этанол
№ Белок:этанол Степень осаждения (%)
1 1 1 85
2 1 2 83
3 1 3 94
4 1 5 89
5 1 8 89
6 1 10 82
Полученные в выбранных наилучших условиях осадки глобулиновой и альбуминовой фракций были высушены на воздухе, после чего в них было определено содержание белковых веществ.
В результате исследования выяснилось, что в полученных препаратах белка содержания основного вещества составило 83% и 98% для глобулина и альбумина соответственно. Такие показатели удовлетворяют требованиям, предъявляемым к белковым изолятам.
Согласно литературным данным яичные белки обладают высокой аллергенностью, что ограничивает их применение. Из литературы известно, что ферментативный гидролиз белка протеазами за счет разрушения его молекул приводит к получению безаллергенных белковых продуктов. Поэтому дальнейшие исследования будут состоять в поиске оптимальных параметров ферментативного гидролиза белков.
Предварительные исследования показали, что наиболее эффективным ферментным препаратом оказался панкреатин, степень гидролиза белка в этом случае составила 47%. Ферментативные белковые гидролизаты используются в качестве ингредиентов для функционального питания, поэтому планируется подбор условий ферментативного гидролиза для получения пищевых добавок с заданными функциональными свойствами.
Выводы
1. Установлено наилучшее соотношение белок: вода, обеспечивающее степень осаждения глобулина не менее 78%. Оно составило 1:4.
2. Установлено наилучшее соотношение белок: этиловый спирт, обеспечивающее степень осаждения альбумина не менее 94%. Оно составило 1:3.
3. Получены белковые изоляты яичного альбумина и глобулина с содержанием основного вещества соответственно 83 и 98%.
4. Подобран оптимальный фермент для проведения гидролиза - панкреатин.
Список литературы
1. J. H. Lee, H.-D. Paik Anticancer and immunomodulatory activity of egg proteins and peptides: a review // Poultry Science. 2019. №12. С. 6505-6516.
2. Зобнина Л.С., Прошко Л.А., Машанов А.И. Белоксодержащие добавки и белковые препараты // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2009. №10. С. 129-133.
3. Нельсон Д, Кокс М. Основы биохимии Ленинджера[Текст]: в 3-х т./Д. Нельсон, М. Кокс; Т.П. Мосолова, Е.М. Молочкина, В.В. Белов, А.А. Богданова, С. Н. Кочеткова - Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011 - 3 т.
4. StudFiles [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://studffle.net/preview/5622610/page:2/ (Дата обращения: 25.04.2020).
5. X. Huang, D. U. Ahn Antioxidant, angiotensin-converting enzyme inhibitory activity and other functional properties of egg white proteins and their derived peptides // Poultry Science. 2018. №97. С. 1462-1468.
