RU2531164C1 - Method for production of low hydrolysed peptide composition of milk whey proteins - Google Patents
Method for production of low hydrolysed peptide composition of milk whey proteins Download PDFInfo
- Publication number
- RU2531164C1 RU2531164C1 RU2013126576/10A RU2013126576A RU2531164C1 RU 2531164 C1 RU2531164 C1 RU 2531164C1 RU 2013126576/10 A RU2013126576/10 A RU 2013126576/10A RU 2013126576 A RU2013126576 A RU 2013126576A RU 2531164 C1 RU2531164 C1 RU 2531164C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- protein
- whey
- retentate
- temperature
- hydrolysis
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к молочной промышленности, в частности к получению низкогидролизованных пептидных композиций из белков молочной сыворотки с антиоксидантными и гипотензивными свойствами и привлекательными органолептическими характеристиками, используемых при производстве функциональных пищевых продуктов массового потребления и специализированных продуктов для лиц с пищевой непереносимостью белков молока.The invention relates to the dairy industry, in particular to the production of low hydrolyzed peptide compositions from whey proteins with antioxidant and antihypertensive properties and attractive organoleptic characteristics used in the production of functional foodstuffs of mass consumption and specialized products for people with food intolerance to milk proteins.
В последнее десятилетие большое внимание уделяется разработке функциональных пищевых продуктов массового потребления и специализированных продуктов для питания ключевых категорий лиц с пищевой непереносимостью или аллергией на определенные пищевые компоненты, или алиментарно-зависимыми заболеваниями. При этом основой данных категорий пищевых продуктов, придающих им соответствующие свойства, являются функциональные пищевые ингредиенты. Многочисленные исследования показали, что ферментативные гидролизаты пищевых белков, в том числе гидролизаты казеина и белков молочной сыворотки, обладают не только питательной ценностью за счет содержания незаменимых и заменимых аминокислот в легкоусвояемой форме, но и являются источником биологически активных пептидов, участвующих в регуляции различных функций организма, включая поддержание баланса микрофлоры желудочно-кишечного статуса, антиоксидантного и иммунного статуса, регуляцию артериального давления и др. Таким образом, очевидно, что для профилактики развития клинических признаков пищевой непереносимости молочных белков, повышения антиоксидантного статуса, профилактики функциональных нарушений со стороны деятельности сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта и восстановления баланса его микрофлоры необходимо разрабатывать способы получения пептидных композиций, обладающих антиоксидантным, гипотензивным и пребиотическим действием.Over the past decade, much attention has been paid to the development of functional food products of mass consumption and specialized products for the nutrition of key categories of people with food intolerance or allergies to certain food components, or alimentary-dependent diseases. In this case, the basis of these categories of food products, giving them the appropriate properties, are functional food ingredients. Numerous studies have shown that enzymatic hydrolysates of food proteins, including casein and whey protein hydrolysates, not only have nutritional value due to the content of irreplaceable and replaceable amino acids in easily digestible form, but also are a source of biologically active peptides involved in the regulation of various body functions including maintaining the balance of microflora of the gastrointestinal status, antioxidant and immune status, regulation of blood pressure, etc. Thus, It is obvious that to prevent the development of clinical signs of food intolerance to milk proteins, increase antioxidant status, prevent functional disorders of the cardiovascular system, the gastrointestinal tract and restore the balance of its microflora, it is necessary to develop methods for producing peptide compositions with antioxidant, hypotensive and prebiotic action.
В частности, известен способ получения гидролизата белка молочной сыворотки, предусматривающий смешивание сывороточного белкового продукта, содержащего по меньшей мере 65% белка из расчета по сухому веществу, и воды с получением суспензии с содержанием белка до 20%, протеолитический гидролиз суспензии до степени гидролиза 15 и 35%, выделение из смеси на ультра- или микрофильтрационном устройстве со значением отсекания выше 10000 белкового гидролизата в виде пермеата, отличающийся тем, что перед протеолитическим гидролизом суспензию подвергают тепловой обработке при температуре выше 60°C, нагретую таким образом смесь подвергают регулированию pH щелочным веществом, гидролиз ведут протеазой, продуцируемой В. licheniformis, предпочтительно Alcalase, и/или протеазой, продуцируемой В. subtilis, предпочтительно Neutrase, посредством метода нестатичного pH, после выделения белкового гидролизата проводят инактивацию ферментов (см. Патент РФ №2084172, 27.05.1992 г.).In particular, a method is known for producing a whey protein hydrolyzate comprising mixing a whey protein product containing at least 65% protein on a dry matter basis and water to produce a suspension with a protein content of up to 20%, proteolytic hydrolysis of the suspension to a degree of hydrolysis of 15 and 35%, isolation from a mixture on an ultra- or microfiltration device with a cut-off value above 10,000 protein hydrolyzate in the form of permeate, characterized in that I undergo a suspension before proteolytic hydrolysis t heat treatment at a temperature above 60 ° C, the mixture so heated is subjected to pH adjustment with an alkaline substance, hydrolysis is carried out by a protease produced by B. licheniformis, preferably Alcalase, and / or a protease produced by B. subtilis, preferably Neutrase, by means of the non-static pH method, after isolation of the protein hydrolyzate, enzymes are inactivated (see RF Patent No. 2084172, 05.27.1992).
Недостатком данного способа является получение средне (степень гидролиза 5-20%) и глубоко (степень гидролиза более 20%) гидролизованных пептидных композиций со средней длиной пептидной цепи не более 5 аминокислотных остатков, обладающих низкой степенью горечи, что снижает как потребительские свойства гидролизатов, так и пищевых продуктов на их основе. Кроме того, в примерах, раскрывающих данное изобретение, приводятся данные по использованию для гидролиза сывороточных белков молока композиции из двух ферментных препаратов (Neutrase и Alcalase 2.4L), что приводит к увеличению себестоимости получения гидролизатов.The disadvantage of this method is to obtain medium (degree of hydrolysis of 5-20%) and deep (degree of hydrolysis of more than 20%) hydrolyzed peptide compositions with an average peptide chain of not more than 5 amino acid residues having a low degree of bitterness, which reduces both consumer properties of hydrolysates and food products based on them. In addition, in the examples disclosing the invention, data are provided on the use of a composition of two enzyme preparations (Neutrase and Alcalase 2.4L) for the hydrolysis of whey proteins of milk, which leads to an increase in the cost of producing hydrolysates.
Известен способ получения частичного гидролизата молочных белков (при соотношении сывороточные белки/казеин от 40/60 до 80/20), включающий гидролиз, концентрирование и сушку. Гидролиз осуществляют в одну стадию под действием смеси ферментов трипсина и химотрипсина, при этом белок предварительно термически денатурируют при (70-80)°C. Гидролиз проводят в 4-6% растворе субстрата при фермент-субстратном соотношении 0,6-0,8% при температуре (30-50)°C в течение 2-6 часов. Устанавливают исходный pH 7,5-8,0 ед. и далее в ходе процесса не pH-статируют, позволяя pH опуститься до величины 6,5-6,8 ед. Далее проводят термическую инактивацию фермента при температуре (80-90)°C, концентрирование и сушку. Гидролизат используют в продуктах непосредственно, без дальнейшей очистки. По данным иммуноферментного анализа (проводимого в варианте метода торможения непрямого иммуноферментного теста) антигенность гидролизата снижается на 75-95% в сравнении с исходным белком (см. Патент US №5405637, НКИ 426/580, 11.04.1995 г.).A known method of obtaining a partial hydrolyzate of milk proteins (with a whey protein / casein ratio from 40/60 to 80/20), including hydrolysis, concentration and drying. Hydrolysis is carried out in one stage under the action of a mixture of enzymes trypsin and chymotrypsin, while the protein is pre-thermally denatured at (70-80) ° C. Hydrolysis is carried out in a 4-6% substrate solution at an enzyme-substrate ratio of 0.6-0.8% at a temperature of (30-50) ° C for 2-6 hours. Set the initial pH of 7.5-8.0 units. and further during the process they do not pH-stat, allowing the pH to drop to a value of 6.5-6.8 units. Next, the enzyme is inactivated thermally at a temperature of (80-90) ° C, concentration and drying. The hydrolyzate is used directly in the products without further purification. According to enzyme-linked immunosorbent assay (carried out in a variant of the method of inhibition of indirect enzyme-linked immunosorbent assay) antigenicity of the hydrolyzate is reduced by 75-95% compared with the original protein (see US Patent No. 5405637, NKI 426/580, 04/11/1995).
Приведены исследования молекулярно-массового распределения методом эксклюзионной жидкостной хроматографии высокого давления на колонке TSK, которые, однако, были получены в водно-органических средах и поэтому недостаточно адекватно отражают состав гидролизата.Investigations of the molecular weight distribution by high-pressure liquid chromatography on a TSK column are carried out, which, however, were obtained in aqueous-organic media and therefore do not adequately reflect the composition of the hydrolyzate.
Аналогичный метод получения "частичных" гидролизатов молочного белка приводится в патенте (см. Патент US №5589357, НКИ 435/68.1, 31.12.1996 г.). В отличие от описанного выше способа инактивацию смеси ферментов трипсин+химитрипсин в гидролизате проводят острым паром.A similar method for producing "partial" milk protein hydrolysates is given in the patent (see US Patent No. 5589357, NKI 435 / 68.1, December 31, 1996). In contrast to the method described above, the inactivation of a mixture of trypsin + chymitrypsin enzymes in the hydrolyzate is carried out with direct steam.
Недостатки представленных выше аналогов следующие:The disadvantages of the above analogues are as follows:
- дополнительно необходима стадия термической инактивации фермента, которая может приводить к ухудшению качества продукта (снижению биологической ценности из-за потери части незаменимых аминокислот);- additionally, a stage of thermal inactivation of the enzyme is necessary, which can lead to a deterioration in the quality of the product (decrease in biological value due to the loss of some of the essential amino acids);
- непосредственно после проведения гидролиза и инактивации ферментов гидролизат сушат без дополнительной очистки. Это приводит к тому, что в состав продукта попадают остаточные количества нерасщепленного белкового субстрата и компоненты ферментных препаратов, которые могут сами по себе обладать аллергенным действием, что ухудшает качество продукта и снижает возможность его использования в гипоаллергенных смесях;- immediately after the hydrolysis and inactivation of the enzymes, the hydrolyzate is dried without further purification. This leads to the fact that the composition of the product includes residual amounts of undigested protein substrate and components of enzyme preparations, which may themselves have an allergenic effect, which impairs the quality of the product and reduces the possibility of its use in hypoallergenic mixtures;
- степень снижения антигенности получаемого продукта составляет 75-95%, что соответствует снижению в 4-20 раз. Этого крайне недостаточно для использования данного гидролизата в гипоаллергенных продуктах питания. В составе гипоаллергенных смесей профилактического назначения степень снижения антигенных свойств должна составлять 104 (10.000) раз или более;- the degree of decrease in the antigenicity of the resulting product is 75-95%, which corresponds to a decrease of 4-20 times. This is extremely insufficient for the use of this hydrolyzate in hypoallergenic food products. In the composition of hypoallergenic mixtures of prophylactic purposes, the degree of decrease in antigenic properties should be 10 4 (10.000) times or more;
- в ходе проведения процесса производится мониторинг молекулярно-массового распределения пептидов методом эксклюзионной хроматографии на колонке TSK G-2000 SWXL. Однако при этом применяется растворитель, содержащий ацетонитрил, что может исказить результаты анализа, а именно привести к занижению содержания пептидов с молекулярными массами более 10 кДа (килодальтон) вследствие выпадения их в осадок при растворении в подвижной фазе, содержащей ацетонитрил. При этом следует отметить - степень потери белково-пептидного материала зависит от концентрации ацетонитрила в подвижной фазе, что делает результаты анализа неопределенными.- during the process, the molecular weight distribution of peptides is monitored by size exclusion chromatography on a TSK G-2000 SWXL column. However, in this case, a solvent containing acetonitrile is used, which can distort the results of the analysis, namely, to lower the content of peptides with molecular masses of more than 10 kDa (kilodaltons) due to their precipitation upon dissolution in the mobile phase containing acetonitrile. It should be noted that the degree of loss of protein-peptide material depends on the concentration of acetonitrile in the mobile phase, which makes the results of the analysis uncertain.
Наиболее близким по техническому решению к заявляемому способу является способ получения ферментативного гидролизата сывороточных белков со средней степенью гидролиза. Способ включает получение белкового раствора, его пастеризацию, ферментативный гидролиз панкреатином, ультра- и диафильтрацию полученного гидролизата с разделением на фильтрат и концентрат, сушку. Белковый раствор получают из сухого концентрата сывороточного белка, а гидролиз ведут при фермент-субстратном соотношении 1,5-2,5%, при температуре 48-54°C в течение 3-3,5 часов, с начальным pH 7,9-8,3 (см. Патент РФ №2375910).Closest to the technical solution to the claimed method is a method for producing an enzymatic hydrolyzate of whey proteins with an average degree of hydrolysis. The method includes obtaining a protein solution, its pasteurization, enzymatic hydrolysis with pancreatin, ultra- and diafiltration of the obtained hydrolyzate with separation into a filtrate and concentrate, drying. The protein solution is obtained from a dry whey protein concentrate, and hydrolysis is carried out at an enzyme-substrate ratio of 1.5-2.5%, at a temperature of 48-54 ° C for 3-3.5 hours, with an initial pH of 7.9-8 , 3 (see RF Patent No. 2375910).
Недостатками предложенного способа являются:The disadvantages of the proposed method are:
- использование панкреатина для получения гидролизата, что приводит к увеличению его себестоимости по сравнению с гидролизатами, полученными при использовании бактериальных пищевых ферментных препаратов.- the use of pancreatin to obtain a hydrolyzate, which leads to an increase in its cost compared to hydrolysates obtained using bacterial food enzyme preparations.
- диафильтрация полученного раствора, приводящая к дополнительным потерям белка.- diafiltration of the resulting solution, leading to additional loss of protein.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в получении низкогидролизованных пептидных композиций из белков молочной сыворотки с привлекательными органолептическими характеристиками (без горечи), с антиоксидантной и гипотензивной активностью и пониженным содержанием белков-аллергенов молочной сыворотки, что дает возможность их использования при производстве функциональных пищевых продуктов массового потребления и специализированных пищевых продуктов для людей с пищевой непереносимостью белков молока.The technical result of the claimed invention is to obtain low-hydrolyzed peptide compositions from whey proteins with attractive organoleptic characteristics (without bitterness), with antioxidant and antihypertensive activity and a low content of whey allergen proteins, which makes it possible to use them in the production of functional food products of mass consumption and specialized foods for people with food intolerance to milk proteins.
«Protamex» является протеазным комплексом, продуцируемым микроорганизмами рода Bacillus. Активность ферментативного препарата составляет не менее 400 Протеолитических единиц на 1 г. Использование фермента «Protamex», разрешенного для применения в пищевых производствах и пищевых системах, обеспечивает приятный вкус готовому продукту без наличия горечи в отличие от известных аналогичных продуктов и серо-бежевый или кремовый цвет."Protamex" is a protease complex produced by microorganisms of the genus Bacillus. The activity of the enzyme preparation is at least 400 Proteolytic units per 1 g. The use of the Protamex enzyme, which is approved for use in food production and food systems, provides a pleasant taste to the finished product without bitterness, unlike the known similar products, and has a gray-beige or cream color .
Технический результат достигается тем, что способ получения низкогидролизованных пептидных композиций белков молочной сыворотки включает приготовление белкового раствора (очистку молочной сыворотки, сепарирование), его пастеризацию, ультрафильтрацию, ферментативный гидролиз препаратом «Protamex» и пастеризацию полученного гидролизата для термической инактивации ферментного препарата «Protamex». Белковый раствор получают из сухого концентрата сывороточного белка, сухой молочной сыворотки или используют нативную подсырную сыворотку. При содержании жира в белковом растворе более 0,05% его обезжиривают пропусканием через сепаратор. Пастеризацию белкового раствора проводят при температуре от 75 до 85°C с выдержкой 20-30 с. Ультрафильтрацию белкового раствора проводят при температуре 8-12°C на ультрафильтрационных мембранах с молекулярной массой отсекаемых компонентов от 1 до 5 кДа до содержания сухих веществ в ретентате 8-18%. Перед внесением ферментного препарата «Protamex» ретентат подогревают до температуры 50-55°C и его начальное значение pH доводят добавлением 20% водного раствора гидроксида натрия до 7,0-7,2, а гидролиз ведут при температуре 50-55°C, дозе (E/S) ферментного препарата «Protamex» 2.5-4,0% от содержания белка в ретентате в течение 1,5 часов без pH-статирования, после чего полученный гидролизат пастеризуют при температуре 80-85°C в течение 5-10 минут.The technical result is achieved in that a method for producing low hydrolyzed peptide compositions of whey proteins includes preparing a protein solution (whey purification, separation), pasteurization, ultrafiltration, enzymatic hydrolysis with Protamex and pasteurization of the hydrolyzate obtained for thermal inactivation of the enzyme preparation Protamex. Protein solution is obtained from a dry concentrate of whey protein, whey powder or use native cheese whey. When the fat content in the protein solution is more than 0.05%, it is degreased by passing through a separator. Pasteurization of the protein solution is carried out at a temperature of from 75 to 85 ° C with an exposure of 20-30 s. Ultrafiltration of the protein solution is carried out at a temperature of 8-12 ° C on ultrafiltration membranes with a molecular weight of the cut-off components from 1 to 5 kDa to a solids content in the retentate of 8-18%. Before introducing the enzyme preparation Protamex, the retentate is heated to a temperature of 50-55 ° C and its initial pH is adjusted by adding 20% aqueous sodium hydroxide solution to 7.0-7.2, and hydrolysis is carried out at a temperature of 50-55 ° C, dose (E / S) of the enzyme preparation "Protamex" 2.5-4.0% of the protein content in the retentate for 1.5 hours without pH-stating, after which the resulting hydrolyzate is pasteurized at a temperature of 80-85 ° C for 5-10 minutes .
Экспериментально было установлено, что оптимальная температура проведения гидролиза составляет 50-55°C. Отклонение в меньшую сторону ниже 50°C нежелательно, т.к. приводит к увеличенному содержанию остающихся в реакционной смеси негидролизованных высокомолекулярных белковых структур, что снижает выход получаемого продукта и приводит к снижению качества, повышению остаточной аллергенности гидролизата. Отклонение в большую сторону (свыше 55°C) также нежелательно, т.к. приводит к ускорению процесса термической инактивации ферментного препарата, что влечет за собой уменьшение выхода готового продукта. Кроме того, это приводит к перерасходу энергии на поддержание температуры в ходе процесса и последующее охлаждение готового продукта, что вызывает увеличение себестоимости продукта.It was experimentally established that the optimum temperature for hydrolysis is 50-55 ° C. Deviation to a lower side below 50 ° C is undesirable, as leads to an increased content of non-hydrolyzed high molecular weight protein structures remaining in the reaction mixture, which reduces the yield of the obtained product and leads to a decrease in quality and an increase in the residual allergenicity of the hydrolyzate. Deviation upwards (over 55 ° C) is also undesirable, as leads to an acceleration of the process of thermal inactivation of the enzyme preparation, which entails a decrease in the yield of the finished product. In addition, this leads to an excessive consumption of energy to maintain the temperature during the process and subsequent cooling of the finished product, which causes an increase in the cost of the product.
Экспериментально было установлено, что ультрафильтрация белкового раствора на мембранах с молекулярной массой отсекаемых компонентов от 1 до 5 кДа позволяет получить концентрат белков молочной сыворотки (ретентант) с максимальным выходом. Использование мембран с меньшей пористостью снижают выход как ретентата, так и конечного продукта (гидролизата).It was experimentally established that ultrafiltration of a protein solution on membranes with a molecular mass of cut-off components from 1 to 5 kDa allows to obtain a whey protein concentrate (retentant) with maximum yield. The use of membranes with lower porosity reduces the yield of both retentate and the final product (hydrolyzate).
Проведение гидролиза ретентата ферментным препаратом «Protamex» при установлении начального pH 7,0-7,2 ед., которое в течение гидролиза постепенно снижается, позволяет не проводить в дальнейшем pH-статирование, что уменьшает количество солей, поступающих в продукт, и, следовательно, улучшает его качество. Регулирование начального pH реакционной смеси осуществляют 20%-ным раствором щелочи (гидроксида натрия).Hydrolysis of the retentate with the enzyme preparation "Protamex" at an initial pH of 7.0-7.2 units, which gradually decreases during hydrolysis, eliminates the need for further pH-stating, which reduces the amount of salts entering the product, and therefore improves its quality. The initial pH of the reaction mixture is adjusted with a 20% alkali solution (sodium hydroxide).
Пастеризация гидролизата необходима для улучшения его микробиологических показателей, а также термической инактивации ферментного препарата «Protamex». Уменьшение температуры пастеризации ниже заявленного диапазона значений приводит к возрастанию риска микробной контаминации гидролизата и продуктов на его основе при их последующем хранении.Pasteurization of the hydrolyzate is necessary to improve its microbiological parameters, as well as thermal inactivation of the enzyme preparation "Protamex". A decrease in pasteurization temperature below the stated range of values leads to an increased risk of microbial contamination of the hydrolyzate and products based on it during their subsequent storage.
Заявляемая совокупность признаков позволяет получить низкогидролизованные пептидные композиции белков молочной сыворотки с привлекательными органолептическими характеристиками, пониженной антигенностью, антиоксидантной и гипотензивной активностью. В заявляемом изобретении остаточная антигенность контролируется методами высокоэффективной жидкостной хроматографии и иммуноферментного анализа и рассчитывается как отношение содержания аллергенов молочной сыворотки в гидролизате и ретентате.The claimed combination of features allows to obtain low-hydrolyzed peptide compositions of whey proteins with attractive organoleptic characteristics, reduced antigenicity, antioxidant and hypotensive activity. In the claimed invention, residual antigenicity is controlled by high performance liquid chromatography and enzyme immunoassay methods and is calculated as the ratio of the content of whey allergens in the hydrolyzate and retentate.
Результаты определения содержания белков-аллергенов в ретентатах и гидролизатах молочной сыворотки представлены в таблице 1. Как видно из представленных данных остаточная антигенность гидролизатов по содержанию бычьего сывороточного альбумина не превышает 1,5%, α-лактальбумина - 11%, молочных белков, главным образом β-лактоглобулина - 85%.The results of determining the content of allergen proteins in whey retentates and hydrolysates are presented in Table 1. As can be seen from the data presented, the residual antigenicity of the hydrolysates in the content of bovine serum albumin does not exceed 1.5%, α-lactalbumin - 11%, milk proteins, mainly β β-lactoglobulin - 85%.
Антиоксидантную емкость ретентата и гидролизатов белков молочной сыворотки определяли спектрофотометрическим методом TEAC (Trolox Equivalent Antioxidant Capacity) по отношению к катион-радикалу АБТС (диаммонийная соль 2-азинобис-(3-этилбензтиазолин-6-сульфоновой кислоты)) и спектрофлуориметрическим методом ORAC (Oxygen Radical Absorbance Capacity) по отношению к пероксильному радикалу. Антиоксидантную емкость выражали концентрацией эквивалентов водорастворимого аналога витамина E - тролокса. Результаты определения антиоксидантной емкости в ретентатах и гидролизатах молочной сыворотки представлены в таблице 2. Показано, что в процессе ферментативного гидролиза антиоксидантная емкость гидролизатов увеличивалась в 1,8-2,0 раза по отношению к катион-радикалу АБТС и в 1,08-1,57 раза по отношению к пероксильному радикалу, что обусловлено образованием антиоксидантных пептидов и снятием стерических барьеров для взаимодействия остатков редокс-активных аминокислот с радикалами за счет разрушения третичной структуры белков молочной сыворотки. При этом увеличение дозы ферментного препарата «Protamex» с 2,5 до 4,0% от белка в ретентате приводит к увеличению антиоксидантной емкости получаемого гидролизата на 15-39% в зависимости от типа радикала (таблица 2).The antioxidant capacity of whey protein retentate and hydrolysates was determined by spectrophotometric TEAC method (Trolox Equivalent Antioxidant Capacity) in relation to the radical cation ABTS (di-ammonium salt of 2-azinobis- (3-ethylbenzothiazolin-6-sulfonic acid)) and spectrofluorimetric ORL method OR Absorbance Capacity) with respect to the peroxyl radical. Antioxidant capacity was expressed by the concentration of equivalents of a water-soluble vitamin E analogue, trolox. The results of determining the antioxidant capacity in whey retentates and hydrolysates are presented in table 2. It was shown that during enzymatic hydrolysis, the antioxidant capacity of hydrolysates increased 1.8-2.0 times with respect to the ABTS radical cation and 1.08-1, 57 times with respect to the peroxyl radical, which is due to the formation of antioxidant peptides and the removal of steric barriers for the interaction of residues of redox active amino acids with radicals due to the destruction of the tertiary structure of milk protein proteins oorotki. Moreover, an increase in the dose of the Protamex enzyme preparation from 2.5 to 4.0% of the protein in the retentate leads to an increase in the antioxidant capacity of the resulting hydrolyzate by 15-39% depending on the type of radical (table 2).
Гипотензивную активность ретентата и гидролизатов белков молочной сыворотки определяли спектрофлуориметрическим методом по их способности ингибировать ангиотензин-1-превращающий фермент (АПФ), являющийся ключевым звеном реннин-ангиотензин-альдостероновой системы регуляции артериального давления. Для определения АПФ-ингибирующей активности гидролизатов и ретентата использовали субстрат с внутренним тушением флуоресценции трифторацетат o-аминобензоил-фенилаланил-аргинил-лизил(динитрофенил)-пролина. За величину гипотензивной активности принимали концентрацию гидролизатов и ретентата (мл/л), при которой наблюдалось 50% ингибирование активности АПФ. Результаты определения гипотензивной активности в ретентатах и гидролизатах молочной сыворотки представлены в таблице 2. Показано, что в процессе ферментативного гидролиза гипотензивная активность гидролизатов увеличивалась в 3,7-5,3 раза, что обусловлено образованием АПФ-ингибирующих пептидов. При этом увеличение дозы ферментного препарата «Protamex» с 2,5 до 4,0% от белка в ретентате приводит к увеличению гипотензивной активности получаемого гидролизата на 16% (таблица 2).The antihypertensive activity of whey protein retentate and hydrolysates was determined by spectrofluorimetric method by their ability to inhibit angiotensin-1-converting enzyme (ACE), which is a key link in the rennin-angiotensin-aldosterone blood pressure regulation system. To determine the ACE inhibitory activity of hydrolysates and retentate, a substrate with internal fluorescence quenching of o-aminobenzoyl-phenylalanyl-arginyl-lysyl (dinitrophenyl) -proline trifluoroacetate was used. The concentration of hydrolysates and retentate (ml / l), at which 50% inhibition of ACE activity was observed, was taken as the value of hypotensive activity. The results of determining the antihypertensive activity in whey retentates and hydrolysates are presented in Table 2. It was shown that during enzymatic hydrolysis, the antihypertensive activity of hydrolysates increased by 3.7–5.3 times, which is due to the formation of ACE inhibitory peptides. Moreover, an increase in the dose of the Protamex enzyme preparation from 2.5 to 4.0% of the protein in the retentate leads to an increase in the hypotensive activity of the resulting hydrolyzate by 16% (table 2).
Идентификацию пептидов, присутствующих в гидролизатах молочной сыворотки, проводили путем их фракционирования методом препаративной гель-проникающей хроматографии с последующим хроматографическим анализом полученных фракций методом обращено-фазовой хроматографии с детекцией методом масс-спектрометрии ионно-циклотронного резонанса с преобразованием Фурье (FT-ICR-MS) и автоматическим поиском по базе данных белковых последовательностей UniProt KB_SwisProt sprot_v.57.9. В гидролизатах из белков молочной сыворотки идентифицировано 199 пептидов размером от 5 до 25 аминокислотных остатков (таблица 3), для которых основными белками предшественниками являлись бычий сывороточный альбумин, β-лактоглобулин, казеины. Среди идентифицированных пептидов 86 содержат остатки редокс-активных аминокислот (тирозина, триптофана, метионина, цистеина и гистидина), ответственных за антиоксидантные свойства соответствующих пептидов. Анализ последовательностей идентифицированных пептидов с помощью базы данных BioPep позволил установить наличие в составе пептидных композиций 2 пептидов VKEAMAPK и ЕАМАРК из β-казеина, обладающих антиоксидантной активностью, и 3 пептидов ALKAWSVAR (бычий сывороточный альбумин), AMKPWIQPK (αs2-казеин) SAPLR (белок, взаимодействующий с белком, подобным фактору 6 АДФ-рибозилирования), обладающих АПФ-ингибирующей активностью.The peptides present in whey hydrolysates were identified by fractionation using preparative gel permeation chromatography followed by chromatographic analysis of the obtained fractions by reverse phase chromatography with detection by Fourier transform ion-cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR-MS) and automatic search of the protein sequence database UniProt KB_SwisProt sprot_v.57.9. In the hydrolysates from whey proteins, 199 peptides from 5 to 25 amino acid residues in size were identified (Table 3), for which bovine serum albumin, β-lactoglobulin, and caseins were the main precursors. Among the identified peptides, 86 contain residues of redox active amino acids (tyrosine, tryptophan, methionine, cysteine, and histidine), which are responsible for the antioxidant properties of the corresponding peptides. Sequence analysis of the identified peptides using the BioPep database made it possible to establish the presence of 2 VKEAMAPK and EAMARK peptides from β-casein with antioxidant activity and 3 ALKAWSVAR (bovine serum albumin), AMKPWIQPK (αs 2 -casein) SAPLR peptides in the composition of the peptide compositions interacting with a protein similar to factor 6 of ADP-ribosylation) with ACE inhibitory activity.
Качественные преимущества получаемых гидролизатов заключаются в следующем:The qualitative advantages of the resulting hydrolysates are as follows:
- в пониженной антигенности за счет сниженного содержания аллергенов молочной сыворотки - α-лактальбумина, β-лактоглобулина, бычьего сывороточного альбумина;- in reduced antigenicity due to the reduced content of whey allergens - α-lactalbumin, β-lactoglobulin, bovine serum albumin;
- в наличии антиоксидантных и гипотензивных свойств;- the presence of antioxidant and antihypertensive properties;
- в привлекательных органолептических характеристиках, нейтральном вкусе без привкуса горечи;- in attractive organoleptic characteristics, neutral taste without a taste of bitterness;
- возможности использования при производстве функциональных пищевых продуктов массового спроса.- the possibility of using in the production of functional foods of mass demand.
Благодаря этому гидролизаты в качестве белковых компонентов могут быть использованы для получения функциональных продуктов для профилактического питания детей и взрослых, предрасположенных к пищевой аллергии и непереносимости белков коровьего молока;Due to this, hydrolysates as protein components can be used to obtain functional products for the prophylactic nutrition of children and adults prone to food allergies and intolerance to cow's milk proteins;
Способ получения пептидных композиций из белков молочной сыворотки осуществляется следующим образом.A method of producing peptide compositions from whey proteins is as follows.
Сухой концентрат сывороточных белков (КСБ) растворяют при постоянном перемешивании в питьевой воде с температурой (40-45)°C, охлаждают и оставляют набухать в течение 3,0-6,0 часов при перемешивании каждые 30 минут. Полученный раствор сывороточных белков пастеризуют при температуре 85°C с выдержкой 20 с, охлаждают и подают на ферментативный гидролиз.The dry whey protein concentrate (CSB) is dissolved with constant stirring in drinking water at a temperature of (40-45) ° C, cooled and allowed to swell for 3.0-6.0 hours with stirring every 30 minutes. The resulting whey protein solution is pasteurized at a temperature of 85 ° C for 20 s, cooled and fed to enzymatic hydrolysis.
Сухую молочную сыворотку растворяют при постоянном перемешивании в питьевой воде с температурой (40-45)°C, охлаждают и оставляют набухать в течение 3,0-6,0 часов при перемешивании каждые 30 минут. Полученный раствор сывороточных белков пастеризуют при температуре 85°C с выдержкой 20 с, охлаждают и подают на ультрафильтрацию.Dry whey is dissolved with constant stirring in drinking water at a temperature of (40-45) ° C, cooled and allowed to swell for 3.0-6.0 hours with stirring every 30 minutes. The resulting whey protein solution was pasteurized at a temperature of 85 ° C for 20 s, cooled and fed to ultrafiltration.
Сыворотку подсырную нативную очищают, сепарируют на сепараторах-сливкоотделителях для обезжиривания, пастеризуют при температуре от 75 до 85°C с выдержкой 20-30 с, охлаждают и подают на ультрафильтрацию.The raw cheese whey is cleaned, separated on cream separators for degreasing, pasteurized at a temperature of 75 to 85 ° C for 20-30 seconds, cooled and fed to ultrafiltration.
Раствор сывороточных белков разделяют на ультрафильтрационной установке с пропускной способностью мембран от 1 до 5 кДа, трансмембранном давлении 0,2-0,4 атм на ретентат (массовая доля сухих веществ 8-11% и фильтрат.The whey protein solution is separated on an ultrafiltration unit with a membrane capacity of 1 to 5 kDa, a transmembrane pressure of 0.2-0.4 atm per retentate (mass fraction of solids 8-11% and filtrate.
Ретентат или раствор КСБ подогревают до температуры 50-55°C, pH раствора доводят до 7,0-7,2 добавлением необходимого количества 20% водного раствора гидроксида натрия, псосле чего в реакционную смесь вносят ферментный препарат «Protamex» в дозировке 2,5-4,0% от количества белка в реакционной смеси.The retentate or KSB solution is heated to a temperature of 50-55 ° C, the pH of the solution is adjusted to 7.0-7.2 by adding the required amount of a 20% aqueous solution of sodium hydroxide, after which Protamex enzyme preparation is added to the reaction mixture in a dosage of 2.5 -4.0% of the amount of protein in the reaction mixture.
Ферментативный гидролиз раствора сывороточных белков ведут с использованием ферментного препарата «Protamex» при температуре 50-55°C в течение 1,5 часов.Enzymatic hydrolysis of a solution of whey proteins is carried out using the enzyme preparation "Protamex" at a temperature of 50-55 ° C for 1.5 hours.
По окончании ферментации гидролизаты пастеризуют при температуре 80-85°C в течение 5-10 минут с последующим охлаждением до температуры 30±2°C. Полученные жидкие гидролизаты фасуют и направляют на хранение.After fermentation, the hydrolysates are pasteurized at a temperature of 80-85 ° C for 5-10 minutes, followed by cooling to a temperature of 30 ± 2 ° C. The resulting liquid hydrolysates are Packed and sent for storage.
Следующие примеры иллюстрируют способ получения пептидных композиций из белков молочной сыворотки.The following examples illustrate a method for preparing peptide compositions from whey proteins.
Пример 1Example 1
65 кг сухой сыворотки растворяют при перемешивании в питьевой воде (935 кг) с температурой 40°C до образования раствора с массовой долей сухих веществ (белок, жир, лактоза, соли) от 7%, охлаждают до 4°C и оставляют набухать в течение 3,0-6,0 часов при перемешивании каждые 30 мин. Полученный раствор сывороточных белков пастеризуют при температуре 85°C с выдержкой 20 с, затем охлаждают до температуры 40°C и подают на концентрирование на мембранах с пропускной способностью от 1 до 5 кДа. Используют полисульфоновые мембраны UF DHT 20-6338/30FF.65 kg of dry whey are dissolved with stirring in drinking water (935 kg) with a temperature of 40 ° C until a solution with a mass fraction of dry substances (protein, fat, lactose, salts) of 7% is formed, cooled to 4 ° C and allowed to swell for 3.0-6.0 hours with stirring every 30 minutes The resulting whey protein solution is pasteurized at a temperature of 85 ° C for 20 s, then cooled to a temperature of 40 ° C and served for concentration on membranes with a throughput of 1 to 5 kDa. UF DHT 20-6338 / 30FF polysulfone membranes are used.
По окончании ультрафильтрации полученный ретентат с массовой долей сухих веществ 9% направляют на ферментативный гидролиз.After ultrafiltration, the obtained retentate with a mass fraction of solids of 9% is sent to enzymatic hydrolysis.
Ретентат подогревают до температуры 52-54°C, доводят его pH до 7,1 добавлением 3,2 л 20% раствора гидроксида натрия, после чего в реакционную смесь вносят 687.5 г ферментного препарата «Protamex» (2,5% от количества белка в реакционной смеси).The retentate is heated to a temperature of 52-54 ° C, adjusted to pH 7.1 by adding 3.2 l of a 20% sodium hydroxide solution, after which 687.5 g of the enzyme preparation Protamex (2.5% of the amount of protein reaction mixture).
Ферментативный гидролиз ретентата ведут при температуре 52-54°C в течение 1,5 часов.The enzymatic hydrolysis of the retentate is carried out at a temperature of 52-54 ° C for 1.5 hours.
Гидролизаты пастеризуют при температуре 82-84°C в течение 10 минут с последующим охлаждением до температуры 30°C.The hydrolysates are pasteurized at a temperature of 82-84 ° C for 10 minutes, followed by cooling to a temperature of 30 ° C.
Получают 167 л пептидной композиции из белков молочной сыворотки с массовой долей сухих веществ 10,6%, массовой долей общего азота 0,43%, общим содержанием свободных аминокислот в эквивалентах глютаминовой кислоты 3,44±0,23 мг/мл, степенью гидролиза 4,91±0,26%, остаточной антигенностью по содержанию α-лактальбумина 4,6%, бычьего сывороточного альбумина 0,6%, β-лактоглобулина 72,1%, обладающей антиоксидантной и гипотензивной активностью (таблица 2).Get 167 l of the peptide composition from whey proteins with a mass fraction of solids of 10.6%, a mass fraction of total nitrogen of 0.43%, a total content of free amino acids in glutamic acid equivalents of 3.44 ± 0.23 mg / ml, a degree of hydrolysis of 4 , 91 ± 0.26%, residual antigenicity in the content of α-lactalbumin 4.6%, bovine serum albumin 0.6%, β-lactoglobulin 72.1%, with antioxidant and hypotensive activity (table 2).
Пример 2Example 2
Процесс проводят аналогично примеру 1. Отличается тем, что в реакционную смесь вносят 1100 г ферментного препарата «Protamex» (4,0% от количества белка в реакционной смеси).The process is carried out analogously to example 1. It is characterized in that 1100 g of the enzyme preparation "Protamex" (4.0% of the amount of protein in the reaction mixture) is added to the reaction mixture.
Получают 160 л пептидной композиции из белков молочной сыворотки с массовой долей сухих веществ 9,9%, массовой долей общего азота 0,44%, общим содержанием свободных аминокислот в эквивалентах глютаминовой кислоты 3,78±0,25 мг/мл, степенью гидролиза 5,37±0,30%, остаточной антигенностью по содержанию α-лактальбумина 10,8%, бычьего сывороточного альбумина 1,3%, β-лактоглобулина 84,8%, обладающей антиоксидантной и гипотензивной активностью (таблица 2).Get 160 l of the peptide composition from whey proteins with a mass fraction of solids of 9.9%, a mass fraction of total nitrogen of 0.44%, a total content of free amino acids in glutamic acid equivalents of 3.78 ± 0.25 mg / ml, a degree of hydrolysis of 5 , 37 ± 0.30%, residual antigenicity in the content of α-lactalbumin 10.8%, bovine serum albumin 1.3%, β-lactoglobulin 84.8%, which has antioxidant and hypotensive activity (table 2).
%Residual ntigenicity
%
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013126576/10A RU2531164C1 (en) | 2013-06-11 | 2013-06-11 | Method for production of low hydrolysed peptide composition of milk whey proteins |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013126576/10A RU2531164C1 (en) | 2013-06-11 | 2013-06-11 | Method for production of low hydrolysed peptide composition of milk whey proteins |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2531164C1 true RU2531164C1 (en) | 2014-10-20 |
Family
ID=53381930
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013126576/10A RU2531164C1 (en) | 2013-06-11 | 2013-06-11 | Method for production of low hydrolysed peptide composition of milk whey proteins |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2531164C1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6737076B2 (en) * | 1999-01-19 | 2004-05-18 | Nestec S.A. | Hypoallergenic composition containing tolerogenic peptides |
RU2375910C1 (en) * | 2008-06-03 | 2009-12-20 | Закрытое акционерное общество "Компания "Нутритек" (ЗАО "Компания "Нутритек") | Method of producing enzymatic hydrolysate of whey protein with average degree of hydrolysis |
-
2013
- 2013-06-11 RU RU2013126576/10A patent/RU2531164C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6737076B2 (en) * | 1999-01-19 | 2004-05-18 | Nestec S.A. | Hypoallergenic composition containing tolerogenic peptides |
RU2375910C1 (en) * | 2008-06-03 | 2009-12-20 | Закрытое акционерное общество "Компания "Нутритек" (ЗАО "Компания "Нутритек") | Method of producing enzymatic hydrolysate of whey protein with average degree of hydrolysis |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
УЛЬРИХ Е.В. и др., Технология структурированного гипоаллергенного продукта, Техника и технология пищевых производств N4, 2012, с.1-5. ХАРИТОНОВ В.Д. и др., Перспективы разработки новых функциональных молочных продуктов для людей с непереносимостью белков молока, Молочная река N4 (48), 2012, с.22-24. ХАРИТОНОВ В.Д. и др., К вопросу о перспективных направлениях борьбы с аллергией, Техника и технология пищевых производств N4, 2012, с.1-4 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shanmugam et al. | Antioxidative peptide derived from enzymatic digestion of buffalo casein | |
Théolier et al. | Isolation and identification of antimicrobial peptides derived by peptic cleavage of whey protein isolate | |
US8227207B2 (en) | Bioactive peptides derived from the proteins of egg white by means of enzymatic hydrolysis | |
TWI251468B (en) | A hypoallergenic composition containing tolerogenic peptides inducing oral tolerance | |
DK2124603T3 (en) | Milk protein hydrolyzates with reduced immunogenic POTENTIAL | |
CN101305017A (en) | Bioactive peptides identified in enzymatic hydrolyzates of milk caseins and method of obtaining same | |
EP2675299B1 (en) | A casein hydrolysate | |
JPH07500733A (en) | Casein hydrolyzate and method for producing the casein hydrolyzate | |
EP2766383B1 (en) | Peptides from fish gelatine | |
KR100437984B1 (en) | A Method of Producing Peptide Mixture | |
JP4611752B2 (en) | Use of tryptophan-rich peptides | |
JP2022534723A (en) | Palatable Highly Hydrolyzed Whey Protein Hydrolysate | |
Cheison et al. | Comparison of a modified spectrophotometric and the pH-stat methods for determination of the degree of hydrolysis of whey proteins hydrolysed in a tangential-flow filter membrane reactor | |
RU2531164C1 (en) | Method for production of low hydrolysed peptide composition of milk whey proteins | |
JP2004155751A (en) | Peptide useful for oral immunonutritional therapy in bioinvasion | |
JP4278028B2 (en) | Peptide having inflammatory cytokine production inhibitory activity | |
JP3222638B2 (en) | Oligopeptide mixture and method for producing the same | |
RU2375910C1 (en) | Method of producing enzymatic hydrolysate of whey protein with average degree of hydrolysis | |
RU2528068C1 (en) | Method of production of enzymatic whey proteins | |
JPH10271958A (en) | Production of protein hydrolysate reduced in smell | |
JP2023536797A (en) | Method for preparing casein hydrolyzate | |
UA125450C2 (en) | Method for the preparation of whey protein hydrolysate | |
JP2024513302A (en) | Immunogenic protein hydrolysates with reduced allergenicity | |
UA143805U (en) | METHOD OF PREPARATION OF WHEY PROTEIN HYDROLYSATE | |
CN117377481A (en) | Immunogenic protein hydrolysates with reduced allergenicity |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160612 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170919 |