Investigation of the complex biocatalytic and ultrafiltration action on the whey protein cluster in the production of biofilms
Authors: Рязанцева Ксения Александровна , Шерстнева Наталья Евгеньевна , Жижин Николай Анатольевич , Калугина Дарья Николаевна 
Published: August 2021

Для изготовления биоразлагаемых пленок и покрытий широко используются сырьевые материалы на основе белков растительного и животного происхождения. Белки молочной сыворотки, а также их гидролизаты могут успешно использоваться для создания пищевых пленок с функциональными свойствами. Существующие недостатки в отношении механических свойств упаковочных пленок и покрытий могут быть преодолены с помощью физических или биохимических методов воздействия на белковый кластер благодаря способности глобулярных белков разворачиваться и связываться с новыми полимерными структурами при определенных условиях. Согласно литературным источникам, это происходит благодаря способности тиоловых групп остатков цистеина образовывать как внутри, так и межмолекулярные дисульфидные мостики. В статье приведены результаты исследования зависимости прочностных свойств пленок на основе модифицированных сывороточных белков от профиля молекулярно-массового распределения пептидов. Приведены данные по способу получения гидролизата сывороточных белков с высоким содержанием низкомолекулярных пептидов размером менее 5 кДа. Получены зависимости глубины гидролиза сывороточных белков от продолжительности ферментативной конверсии и дальнейшего ультрафильтрационного концентрирования. Последовательное воздействие ферментативной обработки и ультрафильтрационного концентрирования на белковый кластер способствовало получению пермеата с содержанием белка 2 % и долей низкомолекулярных пептидов 95 %. Показано, что наличие в составе пленок низкомолекулярных пептидов способствует повышению разрушающего напряжения при разрыве и относительного удлинения на 86 и 50 % соответственно по сравнению с пленкой на основе негидролизованных сывороточных белков.
For the manufacture of biodegradable films and coatings, raw materials based on plant and animal proteins are widely used. Whey proteins, as well as their hydrolysates, can be successfully used to create food films with functional properties. The existing disadvantages with respect to the mechanical properties of packaging films and coatings can be overcome using physical or biochemical methods of influencing the protein cluster due to the ability of globular proteins to unfold and bind to new polymer structures under certain conditions. According to the literature, this is due to the ability of thiol groups of cysteine residues to form both intra- and intermolecular disulfide bridges. The article presents the results of a study of the dependence of the strength properties of films based on modified whey proteins on the molecular weight distribution profile of peptides. The data on the method of obtaining a hydrolyzate of whey proteins with a high content of low molecular weight peptides less than 5 kDa in size are presented. The dependences of the depth of hydrolysis of whey proteins on the duration of enzymatic conversion and subsequent ultrafiltration concentration were obtained. The successive effect of enzymatic treatment and ultrafiltration concentration on the protein cluster resulted in the production of a permeate with a protein content of 2 % and a fraction of peptides with a low molecular weight of 95 %. It was shown that the presence of low molecular weight peptides in the films promotes an increase in the breaking stress at break and elongation by 86 and 50 %, respectively, in comparison with the film based on non-hydrolyzed whey proteins.