Hydrolysis of whey proteins using domestic proteolytic enzyme preparations
Authors: Середа А.С. , Костылева Е.В. , Курбатова Е.И. , Цурикова Н.В. , Великорецкая И.А. , Иванов В.В. , Фурсова Е.А. , Серба Е.М. , Елькина В.С. 
Published: September 2024

Белки молочной сыворотки являются перспективным сырьем для получения ферментативных гидролизатов, широко применяемых в детском, спортивном питании, при создании продуктов профилактического и терапевтического назначения. Учитывая, что основные белки молочной сыворотки – β-лактоглобулин и α-лактальбумин – обладают сильным иммуногенным потенциалом, для использования их в качестве компонентов функционального и специализированного питания требуется проведение глубокого гидролиза, обеспечивающего расщепление основных белковых фракций до низкомолекулярных пептидов и свободных аминокислот. Цель исследований заключалась в определении эффективности отечественных протеолитических ферментных препаратов (ФП): промышленного препарата Протосубтилина и опытных образцов ФП Протолихетерма и Протооризина LAP в процессе гидролиза сывороточных белков. В качестве основного критерия рассматривали полноту гидролиза белков молочной сыворотки, определяемую по исчезновению белковых полос на ПААГ-электрофореграммах. Также определяли содержание в гидролизатах свободных аминокислот. Установлено, что наиболее эффективным при гидролизе белков молочной сыворотки оказался комплексный препарат Протооризин LAP, который в дозировках 0,5 и 1,0 % ФП к массе субстрата обеспечил устранение α-лактоглобулина. Для полного расщепления всех основных аллергенов молочной сыворотки требовалась предварительная термообработка субстрата. Протосубтилин в дозировке 11,6 ед/г субстрата (3,2 %) полностью прогидролизовал β-лактоглобулин и α-лактальбумин в предобработанном концентрате сывороточных белков. Протолихетерм был менее эффективен при гидролизе сывороточных белков по сравнению с Протооризином LAP и Протосубтилином. Максимальный выход аминокислот обеспечило применение Протооризина LAP, ключевым компонентом которого является лейцинаминопептидаза, и составило 15,5 % от массы субстрата или 19,3 % от содержания белка в концентрате сывороточного белка. Варьируя дозировку Протооризина LAP, можно получать гидролизаты с различным содержанием свободных аминокислот, в зависимости от требований к конечному продукту. Проведенные исследования показали возможность использования отечественного промышленного ФП Протосубтилина и опытного образца ФП Протооризина LAP при получении белковых гидролизатов на основе концентрата белков молочной сыворотки.

Whey proteins are promising raw materials for the production of enzymatic hydrolysates, widely used in baby food and sports nutrition, in the obtaining of products for prophylactic and therapeutic purposes. The major whey proteins – β-lactoglobulin and α-lactalbumin – have a strong immunogenic potential. So for using them as components of functional and specialized nutrition, extensive hydrolysis is required to ensure the breakdown of the main protein fractions into low molecular weight peptides and free amino acids. The purpose of the research was to determine the effectiveness of the following domestic proteolytic enzyme preparations (EP): the industrial preparation Protosubtilin; experimental samples of EP Protolichetherm and Protooryzin LAP, in the process of hydrolysis of whey proteins. The main indicator was the completeness of whey proteins hydrolysis, evaluated by the disappearance of protein bands on SDS-PAGE electropherograms. The content of free amino acids in the hydrolysates was also determined. It was found that the most effective in the whey proteins hydrolysis was the complex preparation Protooryzin LAP, which in dosages of 0.5 and 1.0 % to the weight of the substrate ensured the elimination of α-lactoglobulin. To completely break down all the main whey allergens, preliminary heat treatment of the substrate was required. Protosubtilin at a dosage of 11.6 units of proteolytic activity/g substrate (3.2 % of EP to the weight of the substrate) completely hydrolyzed β-lactoglobulin and α-lactalbumin in pretreated whey protein concentrate. Protolichetherm was less effective in hydrolyzing whey proteins compared to Protooryzin LAP and Protosubtilin. Protooryzin LAP, containing leucine aminopeptidase as the key component of proteolytic complex, ensured the maximum amino acids yield amounted to 15.5 % of the substrate weight or 19.3 % of the protein content in whey protein concentrate. By varying the dosage of Protooryzin LAP, it is possible to obtain hydrolysates with different free amino acids contents, depending on the requirements for the final product. The conducted studies showed the feasibility of using the domestic industrial EP Protosubtilin and experimental sample of EP Protooryzin LAP in the production of protein hydrolysates from whey protein concentrate.