ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ ГИДРОЛИЗ КАЗЕИНА © Драгунов И.Е. Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, г. Кемерово Авторами представлен ферментативный гидролиз казеина эндопептидазами для получения гидролизатов с повышенным содержанием белка. Рассмотрены различные ферментные препараты и приведен анализ сравнения действия ферментов на казеин. Пищевые вещества, преобразуясь в процессе метаболизма в структурные элементы клеток организма, обеспечивают физическую и умственную работоспособность, определяют здоровье и продолжительность жизни человека. Нарушения в питании всегда приводят к тем или иным отрицательным последствиям [1, 3]. Рациональное, адекватное возрасту, профессиональной деятельности, состоянию здоровья питание рассматривается как важнейший фактор профилактики большинства заболеваний человека, в том числе сердечнососудистых (атеросклероз, инфаркт миокарда, инсульт, гипертоническая болезнь и другие), онкологических, желудочно-кишечных, обмена веществ. В настоящее время ассортимент молочных продуктов функционального назначения, оказывающий антигипертоническое и иммуномодулирующее действие на организм человека представлены в основном продуктами зарубежного производства, которые не всегда доступны российскому потребителю их из-за высокой стоимости [2, 4]. В связи с этим перспективным подходом в решении данной проблемы является создание молочных 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. В процессе исследования проводили анализ закономерностей ферментативного гидролиза молочных белков различными ферментами. Определение и выбор рациональных параметров обработки биологических систем, содержащих молочные белки, с целью получения гидролизатов, является главной технологической задачей, реализация которой позволяет создать эффективную ресурсосберегающую технологию получения пептидных комплексов на основе белков молока. В настоящих исследованиях в качестве сырья использовали казеин. Наиболее подходящими ферментами для получения гидролизатов казеина, для Аспирант кафедры «Бионанотехнология». Биотехнология 27 которых известны оптимальные температура и рН (температура 47 2 оС и рН 7,5 0,2). Поэтому данный этап исследований сводился к выбору оптимального соотношения «фермент – субстрат» и изучению влияния фракционного состава белков на эффективность процесса гидролиза. В каждый раствор белка вносили 0,1 %-ный раствор фермента с таким расчетом, чтобы соотношение «фермент – субстрат» составляло 1:25 (первая серия экспериментов), 1:50 (вторая серия экспериментов) и 1:100 (третья серия экспериментов). Результаты проведенных экспериментов представлены на рис. 1 Рис. 1. Зависимость степени гидролиза от продолжительности при соотношении «фермент – субстрат»: 1 – 1:25; 2 – 1:50; 3 – 1:100 (при обработке А – трипсином, Б – химотрипсином, В – термолизином) При анализе полученных данных выявлено, что в серии экспериментов с трипсином при фермент-субстратном соотношении 1:25 реакция протекает с высокой эффективностью и через 6,00 ± 0,05 ч степень гидролиза составляет более 3 %, а к двенадцать часам – более 5 %. Во второй серии экспериментов при фермент-субстратном соотношении 1:50 значения аналогичных параметров составляют 5,80 ± 0,45 и 10,0 ± 0,60 %. В заключительной серии экспериментов при фермент-субстратном соотношении 1:100 степень гидролиза значительно выше отмеченных ранее и составляет 12,0 ± 0,72 % после 6 часов ферментации. Установлено, что величина рН реакционной смеси при различных фермент-субстратных соотношениях изменяется незначительно и на всем протяжении процесса ферментации находится в пределах оптимальной работы ферментов 7,0-8,0. 28 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ И АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС При анализе данных в серии экспериментов с химотрипсином наблюдается аналогичная ситуация протекания ферментативного гидролиза. При фермент-субстратном соотношении 1:25 степень гидролиза через 6,00 ± 0,05 ч составляет всего 1,50 ± 0,09 %, а к двенадцати часам – 4,70 ± 0,28 %. При соотношении 1:50 и 1:100 степь гидролиза увеличивается с 5,82 до 11,22 и с 8,56 до 14,40, соответственно. Что касается термолизина, фермент обладает выраженной протеолитической активностью в отношении казеина. Данные фермент-субстратного соотношения и продолжительность гидролиза 12 ± 0,05 ч являются наиболее оптимальными, поскольку при фермент-субстратном соотношении 1:100 степень гидролиза составляет 96,72 %, что вероятно связано с конкурентным ингибированием субстрата, а при увеличении фермента и проведении гидролиза при фермент-субстратном соотношении 1:25 является нецелесообразным, что связано с его высокой стоимостью. Анализ полученных данных свидетельствует о том, что наиболее рациональным фермент-субстратным соотношением является 1:50, при рекомендуемых литературными источниками температуре 50 ± 1°С и рН 7,50 ± 0,01. При данном соотношении процесс ферментации имеет необходимую и достаточную направленность, в результате чего степень гидролиза наиболее оптимальная. При уменьшении или увеличении концентрации субстрата (при фермент-субстратном соотношении 1:100 или 1:25) наблюдается снижение скорости реакции, отмечающееся снижением степени извлечения пептидов из полипептидной цепи. Возможно, как и в случае с химотрипсином, это связано с образованием неэффективных комплексов, в которых к активному центру фермента присоединены две или несколько молекул субстрата. Величина рН реакционной смеси как и в предыдущих случаях изменяется незначительно и находится в пределах оптимальной работы ферментов. Таким образом, можно заключить, что для получения гидролизата с высокой степенью расщепления белка (85-98 %), но низким выходом растворимых азотистых веществ (26-30 %) наиболее специфичными ферментами являются трипсин и химотрипсин, а для получения гидролизата со средней степенью гидролиза белка (52 %) и высоким выходом азотсодержащих веществ в гидролизате (65 %) наиболее специфичным является ферментный препарат термолизин. Список литературы: 1. Дюга Г. Биоорганическаи химия. Химические подходы к механизму действия ферментов: пер. с англ. / Г. Дюга, К. Пенни. – М.: Мир, 1983. – 512 с. Биотехнология 29 2. Ермишина И.Г. Химический состав и биологические свойства белковых гидролизатов / И.Г. Ермишина, С.П. Сергеева, А.П. Простяков // Бюллетень ВИЭВ. – М., 1983. – Вып. 49. – С. 74-77. 3. Filds R. The measurement of amino groups in proteins and peptides / R. Filds // Method Ensymol. – 1972. – V. 25. – Р. 467. 4. Oakes M.G. The ontogeny of enzymes involved in post-translational processing and metabolism of neuropeptides / M.G. Oakes, T.P. Davis // Dev. Brain Res. – 1994. – 80, № 1-2. – P. 127-136.