Comparison of effectiveness of various bacterial proteases preparations in collagen hydrolysis
Authors: Костылева Елена Викторовна , Середа Анна Сергеевна , Великорецкая Ирина Александровна , Цурикова Нина Васильевна 
Published: November 2021

Гидролизаты коллагена широко используются в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности. Для обработки коллагена используют различные протеолитические ферменты растительного, животного и микробного происхождения, из которых самыми перспективными являются бактериальные протеазы. Наиболее известные и часто используемые в пищевой отрасли коммерческие препараты бактериальных протеаз различаются по компонентному составу и могут содержать сериновые, металлопротеазы либо их смесь. С целью определения эффективности препаратов бактериальных протеаз с различным компонентным составом при получении гидролизатов коллагена мы провели ферментативную обработку говяжьего коллагена с использованием коммерческих препаратов Alcalase, Neutrase, Protamex и двух образцов ферментных препаратов, полученных в лабораторных условиях на основе новых отечественных штаммов Bacillus. Эффективность гидролиза оценивали по накоплению аминного азота, содержанию низкомолекулярного белка и по интенсивности белковых полос на электрофореграммах полученных продуктов. Все исследуемые препараты обеспечивали эффективный гидролиз коллагена. Наиболее интенсивно коллаген расщепляли препараты, содержащие только сериновые протеазы: Alcalase и ФП-145, полученный из культуральной жидкости штамма B. licheniformis-145. Высокую эффективность показали коммерческий препарат Protamex и ФП-96, полученный на основе мутантного варианта штамма B. subtilis-359 - продуцента субтилизина BPN’ и бациллолизина. Наименьший выход аминного азота и низкомолекулярных белков наблюдался в варианте с препаратом Neutrase, протеолитическая активность которого полностью представлена действием нейтральной протеазы бациллолизина. Лабораторные образцы ферментных препаратов, полученные на основе новых отечественных продуцентов, не уступали зарубежным коммерческим аналогам, а ФП-96 обеспечил более высокий выход аминного азота и низкомолекулярных белков в сравнении с широко используемым в пищевой промышленности препаратом Protamex.

Collagen hydrolysates are widely used in the food, pharmaceutical and cosmetic industries. For collagen hydrolysis, various proteolytic enzymes of plant, animal and microbial origin are used, of which the most promising are bacterial proteases. The most well-known and commonly used in the food industry commercial preparations of bacterial proteases differ in their component composition and may contain serine protease, metalloproteases, or their mixture. In order to determine the effectiveness of bacterial protease preparations with different component composition in obtaining collagen hydrolysates, we carried out hydrolysis of beef collagen using commercial preparations Alcalase, Neutrase, Protamex and two laboratory samples of enzyme preparations obtained from new domestic Bacillus strains. The efficiency of hydrolysis was assessed by amine nitrogen accumulation, low-molecular-weight protein content, and by the intensity of the protein bands on the electrophoregrams of the hydrolysates. All investigated preparations provided effective collagen hydrolysis. Collagen was hydrolyzed most intensively by preparations containing only serine proteases: Alcalase and FP-145, obtained from B. licheniformis-145 culture liquid. The commercial preparation Protamex and FP-96, obtained from a mutant variant of the B. subtilis-359 strain, a producer of subtilisin BPN' and bacillolysin, showed high efficiency. The lowest yield of amine nitrogen and low molecular weight proteins was observed when using Neutrase, which contains only the neutral protease bacillolysin. Laboratory samples of enzyme preparations obtained from the new domestic producers were not inferior to foreign commercial counterparts, and FP-96 provided a higher yield of amine nitrogen and low molecular weight proteins in comparison with Protamex, which is widely used in the food industry.