Гідролізат білка: опис, особливості, застосування

Гідролізати білка застосовуються в медичній і харчовій промисловості, а також у мікробіології. Їх виробництво грунтується на розщепленні органічних сполук. Отриманий склад легше засвоюється організмом людини і тварин, має високу поживну цінність. Особливо важливе значення ці сполуки мають у виготовленні гіпоалергенних дитячих молочних сумішей.

Опис

Гідролізати білка – це речовини, одержувані в результаті розкладання білка при реакції з водою. Розщеплення відбувається в присутності каталізаторів: кислот, лугів або ферментів. В результаті пептидні зв’язки високомолекулярних ланцюжка руйнуються, а кінцевий продукт являє собою складну суміш, що складається з окремих амінокислот, їх натрієвих солей і залишків поліпептидів. Цей процес на прикладі трипептиду показаний на картинці нижче.

Гідролізати різних видів білків, отримані при однаковій глибині їх розщеплення, мають ідентичний складу. Дані речовини – це цінні біологічно активні з’єднання, так як амінокислоти є основним джерелом живлення для тканин і їх «будівельним матеріалом», а пептиди беруть участь у синтезі амінокислот, виконують посередницьку роль в обмінних процесах і служать імуномодуляторами.

Основні складові гідролізатів білка зображені на ілюстрації нижче.

В кінцевому продукті В найбільшій кількості містяться такі амінокислоти, як:

  • глютамінова;
  • аспарагінова;
  • піролідин-α-карбонова (пролін);
  • 2-аміно-5-гуанидинпентановая (аргінін);
  • 2-аминопропановая (аланін);
  • 2-аміно-4-метилпентановая (лейцин).

Властивості та особливості

Гідролізати білка володіють наступними біологічними характеристиками:

  • висока фізіологічна;
  • хороша засвоюваність при різних способах введення в організм;
  • відсутність токсичності, антигенності, алергічних реакцій;
  • негормональная природа сполук.

Головними фізико-хімічними критеріями для використання цих речовин є:

  • в’язкість;
  • здатність розчинятися у воді;
  • емульгування;
  • гелі-і піноутворення.

Ці параметри залежать від виду вихідної сировини, способу розщеплення, застосовуваних реагентів, умов технологічного процесу. Для окремих видів гідролізатів характерні наступні особливості:

  • соєві продукти гідролізу погано розчиняються при рн = 4-5,5;
  • сироваткові, казеїнові, м’ясні гідролізати проявляють добру термостабільність в присутності солей двовалентних металів при нагріванні до 130 °С;
  • з’єднання, отримані на основі рибних відходів, добре розчиняються навіть при низькому ступені розщеплення;
  • глибокий гідроліз, застосовуваний для отримання гіпоалергенних сумішей, приводить практично до повної втрати емульгуючих властивостей (крім на основі гідролізатів білка риби);
  • у присутності нейтральних солей лужних металів розчинність білкових речовин змінюється (наприклад, іони калію призводять до її підвищення);
  • в’язкість гідролізатів значно нижче порівняно з вихідними білками, а при їх нагріванні не відбувається утворення гелевих структур. Це сприятливо впливає на створення харчових продуктів з високим вмістом цінних азотистих сполук.
Дивіться також:  Динозаври і люди: теорії, факти і міфи

Види

Класифікація гідролізатів білка проводиться за 2 основними критеріями. А саме:

  1. За типом сировини – рибні, соєві, молочні, казеїнові, сироваткові, соєві, м’ясні, яєчні. Гідроліз білкових відходів різних галузей промисловості є одним з ефективних способів їх утилізації.
  2. За способом переробки – глибока, середня (5-6 діб) і низька (5-72 год) ступінь розщеплення (вміст амінокислот не менше 50, 25 і 15 % відповідно).

Для виготовлення лікувального харчування і терапевтичних засобів найбільш часто використовують сполуки на основі коров’ячого молока (цілий білок, створоженное молоко або сироватка), отримані ферментативним розщепленням. Гідролізати тваринних білків застосовують в мікробіології, вірусології, ветеринарії. Соєві продукти також мають гіпоалергенним і гіпохолестеринемічну властивістю.

Гідролізати сироваткового білка мають амінокислотний склад, близький до такого у м’язової тканини людини, а за кількістю незамінних амінокислот вони перевершують всі інші види сировини тваринного і рослинного походження.

Отримання

Розрізняють 3 основних способи виробництва даних сполук:

  1. Кислотний гідроліз із застосуванням в якості каталізатора соляної або сірчаної кислоти. Процес відбувається при нагріванні до 100-130 °С і тиску в 2-3 атмосфери. Цей метод найбільш поширений, оскільки завдяки йому досягається глибока ступінь розщеплення і виключається ризик бактеріального забруднення. Тривалість реакції становить 3-24 ч. Найкраща ефективність – щодо фібрилярних білків. Недоліком даного способу є те, що при цьому руйнуються багато цінні амінокислоти, вітаміни і утворюються побічні токсичні продукти, які вимагають додаткового очищення.
  2. Лужний гідроліз. Цей метод застосовують рідко (в основному при обробці стулкових молюсків і риби), тому що відбувається небажане перетворення амінокислот, формуються лантибиотики (антимікробні поліпептиди бактеріального походження).
  3. Ферментативний гідроліз. Позбавлений недоліків двох попередніх технологій і володіє високою ефективністю. Процес відбувається при невисокій температурі (25-50 °С), кислотності середовища, близької до нейтральної, і атмосферному тиску. Це дозволяє зберегти найбільшу кількість біологічно активних компонентів.
Дивіться також:  Вектори на площині і в просторі: формули та приклади

В якості ферментів застосовують такі речовини:

  • травний панкреатин, трипсин, хімотрипсин (особливо ефективні при обробці м’яса і крові);
  • рослинні сполуки: фіцін, папаїн, бромелін;
  • бактеріальні ферменти: протосублитин, рапидоза;
  • речовини, синтезовані за допомогою грибкових культур: протооризаны, римопротелин, протелин та інші.

Повний гідролізат білка містить повноцінний набір амінокислот в оптимальному співвідношенні, що є особливо важливим для дієтичних, медичних і ветеринарних цілей. Такий склад можна отримати при глибокій переробці сировини, при багатогодинному кип’ятінні розчину в присутності кислотних каталізаторів.

Застосування

Гідролізати білка використовують у таких галузях, як:

  • Медична (виготовлення лікарських препаратів, лікувальне харчування для профілактики білкової недостатності, терапія патології кістково-м’язової і сполучної тканини, порушення обміну речовин).
  • Харчова (виробництво м’ясних напівфабрикатів, желатину, вин, їстівних плівок і покриттів, рибних консервів, соусів, хлібопекарських виробів, висококалорійних добавок для спортсменів).
  • Мікробіологічна (виготовлення діагностичних поживних середовищ).
  • Виробництво комбікормів.

Сільське господарство

В якості кормової добавки білкові гідролізати з м’яса, риби, крові та молока застосовуються в наступних випадках:

  • для підвищення неспецифічного імунітету у ослаблених, хворих тварин;
  • з метою отримання більшого приросту;
  • як адаптогену в стресових ситуаціях та при наявності факторів ризику (висока захворюваність і смертність серед птахів і тварин);
  • при порушенні обміну речовин і відставання у розвитку.

Крім цього збагачені корми дозволяють домогтися поліпшення якості хутра у хутрових звірів.

Молочні суміші: гідролізати білків в дитячому харчуванні

Коров’яче молоко, що є основною сировиною дитячих сумішей для штучного грудного вигодовування, може викликати алергічні реакції. Найбільшою активністю в цьому відношенні мають високомолекулярні білки сироватки: альфа-лактоальбумин, бета-лактоглобулін і казеїн.

Найефективнішим способом зниження алергенності молока в даний час є отримання гідролізатів білка з допомогою ферментів та їх подальша ультрафільтрація. Такі суміші містять низькомолекулярні пептиди з молекулярною масою менше 1500 Д, а їх переносимість серед дітей, що страждають алергією, становить не менше 90 %.

Дивіться також:  Точки Лагранжа і відстань між ними. Точка Лагранжа L1. Використання точки Лагранжа для впливу на клімат

За типом білка, який використовується для виготовлення молочного продукту, суміші поділяють на казеїнові, сироваткові (найбільш поширені), соєві, змішані. Їх призначають також при порушенні всмоктування поживних речовин у кишечнику та для профілактики харчової алергії.