Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Борисова Г.В. 1 Новосёлова М.В. 1 Бондарчук О.Н. 1 Малова Ю.С. 1

---

1 Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, Кемерово

Выбраны ферментные препараты, ведущие к снижению аллергенных свойств молочной сыворотки. Подбор ферментных препаратов для гидролиза сырья проведён на основе анализа литературных данных по специфичности ферментов (сайты гидролиза) с помощью программы PeptideCutter (http://expasy.org.), а также данных эпитопного картирования аллергенов молочной сыворотки. В полученных гидролизатах каждой фракции определено количество оставшихся эпитопов, сайтов расщепления и свободных аминокислот на примере самой аллергенной фракции β-лактоглобулина (для других фракций наблюдалась аналогичная картина). Наиболее оптимальным с точки зрения остаточной антигенности и содержания свободных аминокислот являются следующие ферменты: Protamex, Alcalase и thermolysin. При анализе негорьких пептидов, выпускаемых компанией DSM, выбран фермент corolase (экзопептидаза). В итоге в процессе исследований выбраны 4 ферментных препарата: Protamex, Alcalasе, thermolysin и corolase, которые при оптимальных ферментативных условиях позволят снизить аллергенность гидролизатов молочной сыворотки.

Статья в формате PDF

480 KB

ферментативные препараты

гидролизаты молочной сыворотки

гидролизаты с низкой аллергенностью

протамекс

алкалаза

термолизин

аллергенные фракции

эпитопы

1. Головач Г.Н. Аллергенность белков молока и пути ее снижения / Г.Н. Головач, В.П. Курченко // Труд Белорусск. гос. ун-та. Сер: Физиологические, биохимические и молекулярные основы функционирования биосистем. – 2010. – Т. 5, Ч. 1. – С. 9–55.

2. Головач Т.Г. Антигенные свойства нативных и термообработанных сывороточных белков и их ферментативных частичных гидролизатов / Т.Г. Головач, В.П. Курченко, Л.И. Сурвило. // Труды БГУ. – 2011. – Т. 6, Ч. 1. – С. 209–223.

3. Радаева А. И. Рациональная переработка сыворотки / И.А. Радаева, А. Н. Петров, // Молочная промышленность. – 2001. – № 5. – С. 34–36. Головач, Т.Г. Антигенные свойства нативных и термообработанных сывороточных белков и их ферментативных частичных гидролизатов / Т.Г. Головач, В.П. Курченко, Л.И. Сурвило. // Труды БГУ. – 2011. –Т. 6, Ч.1. – С. 209–223.

4. Рытченкова О.В. Оптимизация процесса получения ферментативных гидролизатов белков молочной сыворотки с применением протеолитических ферментов / О.В. Рытченкова, А.А. Красноштанова // Фундаментальные исследования. – 2001. – № 8. – С. 663–666.

5. Goldman A.S. Milk allergy. I. Oral challenge with milk and isolated milk proteins in allergic children / A.S. Goldman, D.W. Anderson, W.A. Sellers, S. Saperstein, W.T. Kniker, S.T. Halpern // Pediatrics – 1963. – Vol. 32. – P. 425–443.

В нашей стране в молочной промышленности молокоперерабатывающие предприятия производят большие количества цельного и обезжиренного молока на сыр, творог и технический казеин, где в результате образуется побочный продукт – молочная сыворотка, которую в большинстве случаев сливают в канализацию как отходы производства, что является негативным с экологической точки зрения и просчетом с экономической.

Объемы получаемой молочной сыворотки теоретически достигают 90 % объема перерабатываемого молока: практически они несколько меньше из-за неполного сбора и технологических потерь. В сыворотку переходит около 50 % сухих веществ молока. По данным Международной молочной федерации из 120 млн т молочной сыворотки, получаемой в мире (в России – более 15 млн т), до 15 % сливается в канализацию, что приводит к безвозвратной потере около 400 тыс. т молочного белка и ряда других ценных компонентов молочного сырья [1].

В условиях дефицита и значительной стоимости молочного сырья молочную сыворотку целесообразно использовать полностью, в первую очередь для увеличения выпуска пищевых продуктов. Однако молочная сыворотка относятся к пищевым веществам, обладающим наибольшей аллергенной активностью.

Согласно базам данных IUIS, BioPep, Allergen Online, AllerMatch самыми аллергенными фракциями сыворотки, фракционный состав которой представлен в табл. 1, являются: α-лактальбумин, β-лактоглобулин и сывороточный альбумин.

β-лактоглобулин составляет около 12 % общего белка молока и 58 % сыворотки. Он обладает наибольшим аллергенным потенциалом среди сывороточных белков. Высокая иммунореактивность обусловлена его устойчивостью к протеолизу пепсином в кислой среде желудка [5].

Таблица 1

Фракционный состав сыворотки

В целях снижения антигенных свойств молочное сырье можно подвергнуть тепловой обработке. Однако термоденатурация способна приводить как к разрушению областей антигенных детерминант, так и агрегации белковых молекул, экспонированию ранее скрытых антигенных детерминант [4].

Наиболее перспективным подходом для снижения аллергенности молочных продуктов является биокаталитическая конверсия молочных белков, направленная на получение их гидролизатов с заданными молекулярно-массовым распределением и остаточной антигенностью. Особенностью действия протеолитических ферментов является их специфичность по отношению к типу пептидной связи, что позволяет получать гидролизаты с различной степенью гидролиза белка. Негативным моментом является то, что процесс гидролиза изменяет вкусовые качества продукта – в большинстве случаев гидролизаты горьковаты на вкус [2, 3].

В связи с вышесказанным целью исследований является выбор ферментных препаратов, ведущих к снижению аллергенных свойств сыворотки.

В данном исследовании целью является выбор ферментных препаратов, ведущих к снижению аллергенных свойств молочной сыворотки.

Материалы и методы исследования

Выбор ферментных препаратов для гидролиза сырья проводился на основе анализа литературных данных по специфичности ферментов (сайты гидролиза), с помощью программы PeptideCutter (http://expasy.org.), а также данных эпитопного картирования аллергенов молочной сыворотки.

С помощью баз данных IUIS, BioPep, Allergen Online, AllerMatch выбраны все аллергенные фракции сыворотки и их эпитопы. С баз данных NCBI и BioPep получены последовательности фракций сыворотки молока.

Результаты исследования и их обсуждение

В исследовании проводился теоретический гидролиз фракций сыворотки всеми известными и доступными ферментами – протеазами, исходя из специфичности каждого фермента (табл. 2), допустимых для применения в пищевой промышленности.

Таблица 2

Специфичность ферментов

После чего проводили сопоставление полученных пептидов с имеющейся базой данных эпитопов (рис. 1 и 2).

В полученных гидролизатах каждой фракции определяли количество оставшихся эпитопов, сайтов расщепления и свободных аминокислот. В табл. 3 представлены результаты анализа на примере самой аллергенной фракции β-лактоглобулина (для других фракций наблюдалась аналогичная картина).

Рис. 1. Гидролиз ферментом thermolysin β-лактоглобулина (цветом и линией обозначены эпитопы, остающиеся после гидролиза)

Рис. 2. Гидролиз ферментами Protamex и Alcalasе на примере β-лактоглобулина

Таблица 3

Сводная таблица результатов теоретического ферментативного гидролизана примере β-лактоглобулина

Как видно из табл. 3, наиболее оптимальным с точки зрения остаточной антигенности и содержания свободных аминокислот являются следующие ферменты: Protamex, Alcalase и thermolysin. При гидролизе протеиназой К наблюдается наименьшее остаточное содержание антигенных детерминант, однако при этом белки гидролизуются до высокого содержания свободных аминокислот, что является нежелательным.

С помощью гель-проникающей хроматографии был проведен анализ негорьких пептидов, выпускаемых компанией DSM. После анализа данных белковых гидролизатов с помощью гель-хроматографии получили 4000 пептидов. На каждую последовательность белка (в данном случае интересовали последовательности β-лактоглобулина, α-лактальбумина и сывороточного альбумина) накладывали полученные пептиды и проводили анализ, в соответствии с которым выбрали фермент Сorolase (экзопептидаза).

Таким образом, выбраны 4 ферментных препарата: Protamex, Alcalasе, thermolysin и Сorolase.

Дальнейшие исследования направлены на оптимизацию условий ферментативного гидролиза путем проведения многофакторных экспериментов и подбором мультиферментных композиций, обеспечивающих получение молочного сырья с низкой аллергенностью и привлекательными органолептическими характеристиками (отсутствие выраженной горечи).

Работа выполнена при поддержке научных исследований, проводимых целевыми аспирантами по научному направлению «Науки о жизни (Живые системы)» (Соглашение № 14.132.21.1781).

Библиографическая ссылка