Application of the enzyme preparation Protoorizin LAP for the production of deep hydrolyzed casein
Authors: Середа А.С. , Костылева Е.В. , Курбатова Е.И. , Великорецкая И.А. , Иванов В.В. , Фурсова Е.А. , Цурикова Н.В. , Елькина В.С. 
Published: May 2024

Благодаря сбалансированному аминокислотному составу молочные белки являются основным видом сырья для получения белковых гидролизатов, широко используемых в качестве ингредиентов детского, специализированного, лечебного и спортивного питания. Около 80 % белков молока составляет казеин, обладающий высокой биологической ценностью, но также являющийся сильным аллергеном. Для устранения иммуногенных свойств и повышения питательной ценности казеин гидролизуют до низкомолекулярных пептидов и свободных аминокислот с использованием протеолитических ферментных препаратов (ФП). Во ВНИИПБТ был получен ФП Протооризин LAP, который за счет комплексного действия лейцинаминопептидазы с сериновой и аспартатной эндопептидазами обеспечил эффективный гидролиз казеина. Целью исследований являлось изучение влияния дозировок Протооризина LAP и продолжительности гидролиза на эффективность процесса и качество получаемых гидролизатов. Установлено, что применение Протооризина LAP в дозировках 1–4 % при 50 °С, естественном рН 6,0 и концентрации субстрата 10 % дает возможность получать глубокие гидролизаты казеина с высоким содержанием свободных аминокислот. Гидролиз в течение 6 ч обеспечивает переход в растворимое состояние от 83 до 94 % казеина, в зависимости от дозировки препарата в диапазоне 1–4 %. При этом содержание свободных аминокислот в растворимом белке составляет 40–60 %. Кратковременный гидролиз в течение 3 ч при дозировке препарата 2–4 % обеспечивал переход в водорастворимое состояние 73,2–83,7 % казеина при концентрации свободных аминокислот от 30 до 50 %. Электрофоретический анализ показал, что при 3-часовом гидролизе казеина 0,5 % Протооризина LAP в гидролизате наблюдались слабые белковые полосы, соответствующие остаточным количествам αS и β-казеина. При всех остальных вариантах обработки в гидролизатах отсутствовали белковые фракции с молекулярной массой выше 10 кДа. Полученные результаты показали, что применение нового комплексного препарата Протооризина LAP при невысоких дозировках (1–2 % к массе субстрата) обеспечивает расщепление иммуногенных белков казеина и позволяет получать гидролизаты с высоким содержанием низкомолекулярных пептидов и свободных аминокислот. Варьируя дозировку ФП и продолжительность обработки, можно получать гидролизаты с разным количеством свободных аминокислот, в зависимости от требований к продукту.

Due to their balanced amino acid composition, milk proteins represent the main raw material for the production of protein hydrolysates, widely used as ingredients for baby food, specialized, medical and sports nutrition. Casein makes up about 80 % of milk proteins, has high biological value and possesses strong allergenicity. To eliminate immunogenic properties and increase nutritional value, casein is hydrolyzed to low molecular weight peptides and free amino acids using proteolytic enzyme preparations (EP). Earlier we obtained Protoorizin LAP proteolytic preparation, which, due to the synergistic action of leucine aminopeptidase with serine and aspartate endopeptidases, ensured effective hydrolysis of casein. The purpose of this research was to study the effect of dosages of Protoorizin LAP and the duration of hydrolysis on the efficiency of the process and the quality of the resulting hydrolysates. It was found out that Protoorizin LAP in dosages of 1–4 % at 50 °C, natural pH 6.0 and substrate concentration of 10% allows to obtain extensive casein hydrolysates with high content of free amino acids. Hydrolysis for 6 hours ensures the transition into a soluble state from 83 to 94 % of casein, depending on the dosage of the EP in the range of 1–4 %. The content of free amino acids in soluble protein accounts to 40–60 %. Short-term hydrolysis for 3 hours at Protoorizin LAP dosage of 2–4 % ensured the transition of 73.2–83.7 % of casein into a water-soluble state and a concentration of free amino acids from 30 to 50 %. Electrophoretic analysis showed that after 3-hour hydrolysis of casein with 0.5 % Protoorizin LAP, weak protein bands were observed in the hydrolyzate, corresponding to residual amounts of αS and β-casein. All other processing options provided hydrolysates without protein fractions with a molecular weight above 10 kDa. The results obtained showed that the use of the new complex EP Protoorizin LAP at low dosages (1–2 % by weight of the substrate) ensures the breakdown of immunogenic casein proteins and allows one to obtain hydrolysates with a high content of low molecular weight peptides and free amino acids. By varying the EP dosage and the duration of treatment, it is possible to obtain hydrolysates with different amounts of free amino acids, depending on the product requirements.