The use of a new complex enzyme preparation from Aspergillus oryzae in the hydrolysis of wheat gluten
Authors: Костылева Е.В. , Середа А.С. , Великорецкая И.А. , Курбатова Е.И. , Фурсова Е.А. , Цурикова Н.В. , Иванов В.В. , Серба Е.М. , Сатрутдинов А.Д. 
Published: August 2023

Пшеничный глютен является источником незаменимых аминокислот и биоактивных пептидов, а его ферментативные гидролизаты широко используются в качестве пищевых добавок и усилителей вкуса. В то же время высокое содержание пролина препятствует гидролизу глютена пищеварительными протеазами, что приводит к возникновению аллергических реакций и нарушениям пищеварительной системы. Глубокий ферментативный гидролиз способствует снижению аллергенности глютена, повышает его пищевую ценность и расширяет область применения в пищевой промышленности. Некоторые комплексные ферментные препараты (ФП), содержащие эндо- и экзопептидазы, за счет их синергетического действия обеспечивают эффективный гидролиз глютена. На основе штамма Aspergillus oryzae 21-154 LAP – продуцента комплекса эндо- и экзопептидаз с увеличенной активностью лейцинаминопептидазы (LAP) – получен комплексный ФП Протооризин LAP, по активности LAP сравнимый с широко используемым в пищевой промышленности ФП Flavourzyme® 1000L, при высоком уровне общей протеолитической активности, обусловленном действием эндопептидаз. По увеличению содержания растворимого белка и свободных аминокислот при гидролизе пшеничного глютена Протооризин LAP превосходил импортные ФП Flavourzyme® 1000L и Alcalase 2.4L как при индивидуальном, так и при совместном применении. Электрофоретический анализ полученных гидролизатов показал, что Протооризин LAP интенсивно расщеплял все основные белки глютена. Через 24 ч гидролиза оставалась только слабая полоса белка с молекулярной массой ~37 кДа. ФП Alcalase 2.4L расщеплял пшеничный белок с меньшей эффективностью, чем Протооризин LAP, оставляя через 24 ч, помимо полосы на уровне ~37 кДа, некоторое количество пептидов с молекулярной массой менее 14,4 кДа. Наименьшей способностью к гидролизу белков пшеницы обладал Flavourzyme® 1000L, однако при совместном использовании с Alcalase 2.4L препарат эффективно гидролизовал низкомолекулярные белковые фракции. Протооризин LAP успешно заменял совместное действие ФП Flavourzyme 1000L и Alcalase 2.4L, что показывает перспективность его использования при получении гидролизатов пшеничного глютена.

Wheat gluten is a good source of essential amino acids and bioactive peptides. Its hydrolysates are widely used as food additives and flavor enhancers. At the same time, the high proline content interferes with the gluten hydrolysis by digestive proteases, which leads to allergic reactions and digestive system disorders. Deep enzymatic hydrolysis contributes to the reduction of gluten allergenicity, increases its nutritional value and expands its scope in the food industry. Some complex enzyme preparations (EP) containing endo- and exopeptidases, due to their synergistic action, provide effective hydrolysis of gluten. Using Aspergillus oryzae 21-154 LAP strain, a producer of endo- and exopeptidases complex with increased leucine aminopeptidase (LAP) activity, the EP Protoorizin LAP was obtained, in terms of LAP activity comparable to Flavourzyme® 1000L widely used in the food industry, and possessing a high level of total proteolytic activity due to endopeptidases presence. During wheat gluten hydrolysis Protoorizin LAP was superior to Flavourzyme® 1000L and Alcalase 2.4L, both when used individually and when combined, by the increase in the soluble protein and free amino acids content. Electrophoretic analysis of the obtained hydrolysates showed that Protoorizin LAP intensively cleaves all major gluten proteins. After 24 h of hydrolysis, the ~14 kDa faint band remained at the level of ~37 kDa. Alcalase 2.4L cleaved wheat protein with less efficiency than Protoorizin LAP, leaving after 24 h, in addition to the ~37 kDa band, some peptides with a molecular weight of less than 14.4 kDa. Flavourzyme® 1000L had the least ability to hydrolyze gluten, however, when used together with Alcalase 2.4L, the EP contributed to a more complete hydrolysis of low molecular weight protein fractions. Protoorizin LAP successfully replaced the combined action of Flavourzyme 1000L and Alcalase 2.4L, which shows the promise of its use in the wheat gluten hydrolysates production.