Римарева Л. В., Соколова Е. Н, Серба Е. М, Борщева Ю. А, Курбатова Е. И. и Кривова А. Ю.

алергенност

Всеруски изследователски институт по биотехнологии в храните - клон на Федералната държавна бюджетна институция на науката "Федерален изследователски център по храните, биотехнологиите и безопасността на храните".

КЛЮЧОВИ ДУМИ:

Ензимна хидролиза; Протеини от зърнени култури; Алергенност; Протеаза; Продукти с намалена алергенна активност

Изтеглете тази статия като:

Римарева Л. V, Соколова Е. Н, Серба Е. М, Борщева Ю. А, Курбатова Е. И, Кривова А. Ю. Намалена алергенност на храни от растителна природа по метода на ензимната хидролиза. Orient J Chem 2017; 33 (4).

Римарева Л. V, Соколова Е. Н, Серба Е. М, Борщева Ю. А, Курбатова Е. И, Кривова А. Ю. Намалена алергенност на храни от растителна природа по метода на ензимната хидролиза. Orient J Chem 2017; 33 (4). Достъпно от: http://www.orientjchem.org/?p=35737

Въведение

Целта на това проучване беше да се изследва влиянието на ензимните препарати с протеолитично действие върху степента на разграждане на протеиновите култури за производството на диетични продукти с намалена алергенност.

Материали и методи

Обектът на това изследване беше пшенично, ръжено и царевично брашно. Като ензимни системи (FS) се използва комплексът от гъбични протеази (FS-1), получен чрез култивиране на нишковидна гъба Aspergillusniger; (FS-2) е комплекс от протеази, синтезирани от микромицета A. oryzae. Протеолитичната активност се определя от степента на хидролиза на хемоглобина [9]. Съдържанието на аминен азот - по меден метод при липса на амониеви соли [10]. Общото съдържание на протеин се определя по метода на Kjeldahl автоматично [11].

Процесът на хидролиза на протеинови вещества от сурово зърно се осъществява чрез FS протеолитични дейности в избрани по-рано избрани условия: в рамките на 2 часа при 50 ° C С рН5,5 [8], концентрацията на суспензия на брашно - 30%. За да се определи степента на протеолиза на протеиновия състав на суровината и ферменталист, е използван методът на електрофореза в полиакриламиден гел [12].

Съставът на общите протеини в зърнените култури се определя от състава на отделните фракции, чиято класификация се основава на принципа на разтворимост [11]. Протеинови фракции: албумини, глобулини и глутелин, които проламините се извличат чрез последователна обработка на брашно с вода, 5-10% разтвор на натриев хлорид, 60-80% воден разтвор на алкохол и 0,1-0,2% разтвор на натрий хидроксид. Албумините се фракционират от глобулини с помощта на амониев сулфат. Глобулините се утаяват при 50% и албуминът при 100% наситен разтвор на амониев сулфат. Течните и твърдите фракции се разделят в центрофуга (3000 rpm). Съдържанието на общите и свободните аминокиселини се определят чрез анализатор на аминокиселини HPLC „KNAUER“ (Германия).

Изследван е протеинов и аминокиселинен състав на зърнените суровини и продукти от ензимната хидролиза. Културите се различават по съдържание на протеини. Най-високо съдържание на протеин се наблюдава при пшеница (21%) и ръж (18,2%), най-малко при царевица (13,1%), като ръж протеини, съдържащи 46,7% от незаменимите аминокиселини с по-висока биологична стойност (табл. 1 ).

Таблица 1: Съдържанието на незаменими аминокиселини в зърнените суровини.

Аминокиселина (AA) Съдържание на незаменими аминокиселини, mg/g брашно
Царевица Ръж Пшеница
Треонин 0,454 0,489 0,691
Валин 0,523 0,608 0,835
Метионин 0,224 0,205 0,283
Изолевцин 0,478 0,419 0,742
Левцин 1,595 1,036 1,750
Фенилаланин 0,868 0,944 1 406
Лизин 0,436 0,672 0,743
Триптофан 2200 5644 4,263
Общият брой незаменими аминокиселини 6,778 10 017 10 713
Общият брой на аминокиселините, от тях незаменими,% от общия брой на АА 16,33841,5 21,46746,7 24,86843,1

Характеристика на протеиновия състав на изследваните проби от пшеница, ръж и царевица по разтворимост е представена на фигура 1. Най-високото съдържание на албумин е отбелязано в състава на протеините от царевично брашно (15,5%); глобулини - този на глобулини - в ръжено брашно (24,5%), глутелини - в пшеница (38,6%).

Изследването на фракционния състав на протеини от зърнени култури, избрани за разграждане на алергенните протеини на зърнени суровини, беше проведено по метода на електрофореза на стр. Анализът на фракционния състав на изследваните зърнени култури показва наличието на протеинови фракции в интервала от 10 до 97 kDa. В същото време беше установено, че суровата пшеница има по-високо съдържание на протеини с високо молекулно тегло, включително глиаденово и глутаминова фракции в диапазона от 35 до 44 kDa. В суровината от ръж и царевица молекулното тегло на протеиновите фракции е значително по-ниско. За царевицата е типично полипептидите да имат молекулно тегло 50 kDa, а за ръжта - до 60 kDa (фиг. 2).

Фигура 2: Електрофоретограмата е от местни протеинови култури (M 1 –маркер 10-250 kDa; 1 – пшеница; 2 – царевица; 3 – ръж).

При производството на хляб и хлебни изделия се използват зърнени култури като основна съставка брашно, получено от пшеница, ръж или тяхна смес, и царевица. Ако квалифицираме посевите за степента на сенсибилизираща активност на протеините, тогава можем да говорим за тази тенденция: пшеница - ръж - царевица. [13, 14]. С цел създаване на продукт с ниска токсичност на диетичния протеин е необходимо да се намали дължината на протеиновата верига с образуването на пептиди. Изследванията в тази област са важна връзка в решаването на основния проблем за осигуряване на живо тяло с пълноценна протеинова храна [15, 16].

За целите на избора на дозировка на сложни протеолитични системи концентрацията на последната варира от 1 до 7 единици PS/g брашно. Критерият за оценка беше нивото на образуване на аминен азот в резултат на хидролиза на протеини в изследваните проби от пшенично, ръжено и царевично брашно.

Резултатите от изследването демонстрират, че концентрацията на лекарството 6 единици PS/g брашно за FS-1 е оптимална както от икономическа, така и от хидролитична страна на процеса, докато за FS - 2 дозата на потока е по-ниска и възлиза на 4 единици PS/g брашно (фиг. 3). Важно е да се отбележи, че в резултат на излагане на FS - 1 нивото на натрупване на амино азот в зърнените ферменталисти достигна 97,2-101, 1 mg%. за FS - 2 - съответно 116,1-130,6 сигнатури mg%. Характеристика на каталитичните свойства на протеолитичните ензими е тяхната специфичност спрямо вида на пептидната връзка и механизма на тяхното действие. Следователно, дори по отношение на използването на сложни ензимни препарати с различна специфичност, процесът на образуване на свободни аминокиселини е ограничен и основните продукти на ензимната хидролиза са пептидите с различно молекулно тегло.

Фигура 3: Ефект на ензимните препарати с протеолитично действие върху процеса на хидролиза на протеини от ръж, пшеница и царевица. FS-1, изолиран от Aspergillusniger; б. FS-2, изолиран от Aspergillusoryzae;

Анализът на аминокиселините в резултат на експозиция на ензимни препарати се извършва върху концентрирани суспензии (30%) от зърнени култури (табл. 2). Аминокиселините очевидно не предизвикват алергични реакции. Резултатите от изследването показаха, че въздействието на FS -2 се характеризира с по-дълбока степен на хидролиза на протеини за всички култури. Натрупването на свободни аминокиселини се наблюдава по-интензивно в суспензията на ръжта, а нивото на свободните аминокиселини при използване на дозата на FS-2 е 10% от общото, докато цифрата за FS-1 е съответно 7,6.

Таблица 2: Съдържанието на свободни аминокиселини във ферменталистични зърнени суспензии в зависимост от ензимния комплекс.

Аминокиселина (AA) Съдържание на АА, mg/g брашно.
Царевица Ръж Пшеница
FS-1 FS-2 FS-1 FS-2 FS -1 FS-2
Треонин 0,102 0,116 0,262 0,279 0,129 0,142
Валин - 0,023 0,031 0,045 0,030 0,031
Метионин - - - - - -
Изолевцин - - 0,038 0,036 0,027 0,049
Левцин 0,020 0,036 0,035 0,058 0,029 0,042
Фенилаланин - 0,015 0,011 0,047 - 0,021
Лизин 0,038 0,040 0,032 0,039 0,012 0,024
Триптофан 0,302 0,429 0,309 0,637 0,349 0,551
Общият брой на наличните A A/AA е незаменим; в% от общия брой на AA/AA незаменим 1,248/0,4627,6/2,9 1,469/0,6599,0/4,1 1,739/0,7188,1/3,3 2,151/1,14110,0/5,3 1,433/0,5765,8/2,3 1 908/0 8607,8/3,5

За по-подробно проучване на възможността за освобождаване от протеини, притежаващи алергенна активност, при производството на продукти, използващи такива зърнени култури като пшеница, ръж и царевица, трябваше да се проучи съставът на полипептидите във ферменталистичното растение, получен чрез действието на изследвания протеолитик ензимите е добре проучен. (Фиг. 4-6).

Фигура 4: Съставът на полипептидите в ферманталистичен пшеница (М - маркер 10-250 kDa, 1 - обработка на пшеница, FS-1, 2 - обработка на пшеница FS-2).

Фигура 6: Съставът на полипептидите в ферманталистичен ръж (М - маркер 10-250 kDa, 1 - обработка на ръж, FS-1, 2 - обработка на ръж FS-2).

Обработката на суспензии от зърнени суровини чрез ензимни препарати с протеолитично действие показва, че най-добри резултати са получени при използване на FS - 2. В този случай се наблюдава значително намаляване на молекулното тегло на полипептиди 35 от 40 всички проби на ферменталисти. Резултатите от употребата на FS - 1 са по-малко ефективни, молекулното тегло на значителна част от протеините остава на нивото между 45 и 75 kDa.

Сега е показано, че предварителната обработка на зърнените суровини чрез ензимни препарати на FS-2, получени чрез култивиране на нишковидна гъба Aspergillusoryzae, позволява да се отървете от алергенните протеини в зърнени култури като пшеница, ръж и царевица и осигурява производството на модифицирани продукти от зърнени култури с намалена сенсибилизираща активност и обогатена с незаменими аминокиселини.

Признание

Изследването е подкрепено с грант на Руската научна фондация № 16-16-00104.


Това произведение е лицензирано под Creative Commons Attribution 4.0 International License.