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.
Види
Класифікація гідролізатів білка проводиться за 2 основними критеріями. А саме:
- 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.
- 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:
- 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.
- 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).
- 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.
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 %.
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.
