The use of a new complex enzyme preparation from Aspergillus oryzae strain in the hydrolysis of collagen-containing raw materials
Authors: Костылева Елена Викторовна , Середа Анна Сергеевна , Великорецкая Ирина Александровна , Курбатова Елена Ивановна , Цурикова Нина Васильевна , Иванов Виктор Витальевич , Серба Елена Михайловна 
Published: June 2022

Ферментативная обработка коллагенсодержащих отходов позволяет получать продукты с добавленной стоимостью, обладающие улучшенными функциональными, физико-химическими, органолептическими или биоактивными свойствами. Коллаген обладает уникальным аминокислотным составом и характеризуется жесткой структурой молекулы. Гидролизаты коллагена широко применяют в пищевой промышленности, фармакологии, косметологии. Для получения гидролизатов коллагена пищевого назначения предпочтительно используют препараты бактериальной сериновой протеазы, главным образом ферментный препарат (ФП) Alcalase (Novozymes A/S) в сочетании с известным препаратом этого же производителя Flavourzyme, который представляет собой комплекс эндо- и экзопептидаз и позволяет осуществлять глубокий гидролиз субстрата с получением низкомолекулярных пептидов и свободных аминокислот. Близким аналогом ФП Flavourzyme является опытный образец концентрированного ФП Проторизин-LAP, полученный из культуральной жидкости отечественного продуцента комплекса экзо- и эндопротеаз - штамма Aspergillus oryzae с увеличенной активностью лейцинаминопептидазы, полученного на основе Aspergillus oryzae 107 ВКПМ F-929 с помощью методов классической микробиологии. Целью работы являлось сравнение эффективности препаратов Flavourzyme и Проторизин-LAP, как индивидуально, так и в комплексе с наиболее известным препаратом сериновой протеазы Alcalase, при гидролизе свиного коллагена. В качестве критериев эффективности гидролиза рассматривали снижение содержания непрогидролизованного белка, определенного методом Кьельдаля, концентрацию свободных аминокислот в гидролизатах, а также интенсивность белковых полос на электрофореграммах полученных продуктов. Наиболее интенсивный и глубокий гидролиз коллагена наблюдался в варианте с совместным использованием ФП Alcalase и Проторизин LAP. Эффективность отечественного ФП Проторизин LAP в процессе гидролиза свиного коллагена не уступала комплексу зарубежных препаратов Alcalase + Flavourzyme, как по выходу свободных аминокислот, так и по снижению содержания нерастворимого белка. По способности к гидролизу белка коллагена ФП Проторизин LAP, полученный на основе штамма A. oryzae с увеличенной активностью лейцинаминопептидазы, существенно превосходит коммерческий аналог - ФП Flavourzyme.

Enzymatic processing of collagen-containing by-products allows obtaining value-added products with improved functional, physico-chemical, organoleptic or bioactive properties. Collagen has a unique amino acid composition and is characterized by a rigid molecular structure. Collagen hydrolysates are widely used in the food industry, pharmacology, and cosmetology. To obtain collagen hydrolysates for food purposes, bacterial serine proteases are widely used, mainly enzyme preparation (EP) Alcalase (Novozymes A/S), in combination with the well-known enzyme preparation from the same manufacturer Flavourzyme, which represents a complex of endo- and exopeptidases and contributes to deep hydrolysis of the substrate to low molecular weight peptides and free amino acids. As the analogue of Flavourzyme, the experimental sample of concentrated Protorizin-LAP preparation was obtained from the culture liquid of the domestic producer of exo- and endoproteases complex - Aspergillus oryzae strain with increased activity of leucine aminopeptidase obtained on the basis of Aspergillus oryzae 107 VKPM F-929 using classical microbiology methods. The aim of the work was to compare the effectiveness of Flavourzyme and Protorizin-LAP, both individually and in combination with the well-known bacterial serine protease Alcalase, in the hydrolysis of porcine collagen. As criteria for the hydrolysis effectiveness, we considered the decrease in the content of non-hydrolyzed protein, determined by Kjeldahl method, the concentration of free amino acids in the hydrolysates, and the intensity of protein bands on the electrophoregrams. The most intense and deep hydrolysis of collagen was observed in the variant with the combined use of Alcalase and Protorizin LAP. The effectiveness of the domestic preparation Protorizin LAP in the process of hydrolysis of porcine collagen was not inferior to the complex of Alcalase + Flavourzyme, both in terms of the free amino acids yield and in reducing the insoluble protein content. By the ability to hydrolyze the collagen protein, Protorizin LAP, obtained from the A. oryzae strain with increased activity of leucine aminopeptidase, significantly exceeds the commercial analogue Flavourzyme.