ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ ГИДРОЛИЗ КАЗЕИНА © Драгунов И.Е.

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.