СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОГО ЭКВИВАЛЕНТА ПРОДУКТА, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ БОЛЬНЫХ ФЕНИЛКЕТОНУРИЕЙ
PRODUCTION METHOD OF PROTEIN PRODUCT EQUIVALENT FOR SUFFERING FROM PHENYL KETONURIA

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству продуктов лечебного питания, предназначенных для больных фенилкетонурией с низким содержанием фенилаланина.
Известен способ получения пищевого продукта для больных фенилкетонурией, включающий подготовку биологической системы, проведение гидролиза, фильтрование и высушивание (см. а.с. СССР №634748, МПК А61К 37/18, заявлено 29.07.1977 г., опубликовано 30.11.1978 г.). Однако известный способ не обеспечивает полного удаления фенилаланина из биологической системы.
Известен также способ получения пищевого продукта для больных фенилкетонурией, включающий подготовку биологической системы, проведение гидролиза, мембранное фракционирование, адсорбцию, высушивание (см. Круглик В.И. Теоретическое обоснование и практическая реализация гидролизатов молочных белков и специализированных продуктов с их использованием: автореф. дис…. д-ра техн. наук: 05.18.04: защищена 19.02.08 / Круглик Владимир Иванович. - Кемерово, 2008. - 42 с.). Это техническое решение является наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков(прототип).
Согласно прототипу в качестве биологической системы используют концентрат сывороточных белков (КБС), который подвергают гидролизу, мембранной обработке, пропусканию через пористые гранулы химически модифицированного полистирола, сгущению и сушке. Недостатком предлагаемого способа является сложная мембранная обработка и низкий выход целевого продукта.
Задачей технического решения является улучшение лечебной эффективности за счет снижения содержания фенилаланина в белковом эквиваленте и снижение себестоимости конечного продукта.
Технический результат достигается за счет использования в качестве белоксодержащей биологической системы концентрата сывороточных белков, который подвергается одному из известных способов гидролиза (кислотный, щелочной, ферментативный), обеспечивающий достаточно полное расщепление полипептидной цепи молекулы белка на свободные аминокислоты. Глубина расщепления белков при прочих равных условиях должна быть не менее 85-98%. Полученный гидролизат, преимущественно представленный смесью аминокислот, обрабатывают ферментом, осуществляющим превращение фенилаланина в тирозин - фенилаланин-4-гидроксилазой, затем проводят инактивацию фермента методом кратковременного нагревания до 90°С в течение 3-5 с. В результате соответствующей обработки гидролизаты белка полностью свободны от фенилалаина.
Способ получения белкового эквивалента, предназначенных для лечения больных фенилкетонурией, реализуют следующим образом: биологическую систему (в качестве белоксодержащей биологической системы используют КБС) подвергают одному из известных способов гидролиза с целью расщепления полипептидной цепи молекулы белка на свободные аминокислоты. Полученный гидролизат обрабатывают ферментом, осуществляющем превращение фенилаланина в тирозин - фенилаланин-4-гидроксилазой, в количестве 0,0001-5% от массы белка, затем проводят инактивацию фермента методом кратковременного нагревания до 90°С в течение 3-5 с. После этого гидролизат белка, полностью свободный от фенилаланина, сгущают до содержания сухих веществ 30-50% и сушат до содержания влаги 14%.
Пример 1
Подготавливают белоксодержащую биологическую систему, в качестве которой используют сухой концентрат сывороточных белков в количестве 20 кг на 100 л, растворяют в 40-60 л воды температурой 35-40°С в течение 30 мин, фильтруют, добавляют воды до необходимого объема. После чего полученную смесь пастеризуют и охлаждают до температуры 37±1°С). В качестве гидролиза используют солянокислый способ. Для этого подготавливают соляную кислоту путем трехкратной перегонки до получения 5,7 н. раствора. После подготовки обеих систем приступают к проведению кислотного гидролиза. Для этого в подготовленную биологическую систему вносят 18,8 л 5,7 н. раствор соляной кислоты. Гидролиз ведут при температуре 120°С, продолжительности 4 часов, давлении 1,5 атм.
Проведение кислотного гидролиза белков при данных условиях обеспечивает достаточно полное (85,8%) расщепление полипептидной цепи молекулы белка в белоксодержащей биологической системе на свободные аминокислоты, о чем свидетельствуют данные, приведенные в таблице 1.
Таблица 1
Образец
Степень освобождения аминокислот из полипептидной цепи, %
Степень освобождения фенилаланина, %
Контроль
0
0
Опыт
85,8±1
99±1
После чего прогидролизованную смесь направляют на деминерализацию с целью освобождения от соляной кислоты. Колонку загружают ионообменной смолой - анионитом марки АВ-17-8, при этом высота слоя загрузки фильтра - 0,4 м, диаметр фильтра - 0,2 м, скорость фильтрации - 5-8 м/ч. Деминерализацию проводят при рН 7±0,5, продолжительность процесса 120±5 мин, при нормальном атмосферном давлении.
Полученный гидролизат обрабатывают ферментом, осуществляющем превращение фенилаланина в тирозин, например фенилаланин-4-гидроксилазой (ФАГ) в количестве 0,000016-0,8 кг, что соответствует 0,0001-5% от массы белка (табл.2), затем проводят инактивацию фермента методом кратковременного нагревания до 90°С в течении 3-5 с.
Таблица 2
Образец
Содержание фенилаланина, г/100 г
Содержание тирозина, г/100 г
КБС
14,1±1
16,5±1
КБС после кислотного гидролиза
14,1±1
16,4±1
КБС после кислотного гидролиза, обработанный ФАГ
0
30,5±1
После этого гидролизат, освобожденный от фенилаланина в количестве 75±0,2 кг, подвергают сгущению до содержания сухих веществ 30-50% и сушке до содержания влаги 14%. После проведения технологического процесса получают 8,0±0,1 кг порошка с влажностью 14%.
Пример 2
Подготавливают белоксодержащую биологическую систему, в качестве которой используют концентрат сывороточных белков (массовая доля белка 94,0%). Для этого сухой концентрат сывороточных белков в количестве 20 кг на 100 л растворяют в 40-60 л воды температурой 35-40°С в течение 30 мин, фильтруют, добавляют воды до необходимого объема. После чего полученную смесь пастеризуют и охлаждают до температуры 37±1°С). В качестве гидролиза используют щелочной способ. Для этого подготавливают 2 н. раствор гидроксида натрия. После подготовки обеих систем приступают к проведению щелочного гидролиза. Для этого в подготовленную биологическую систему вносят 1,8 л 2 н. раствор гидроксида натрия. Гидролиз ведут при температуре 110°С, продолжительности 5 часов. По окончании гидролиза полученный раствор охлаждают, добавляют 2,7 л натрий - цитратного буферного раствора с рН 3,3 и 1,8 л 5,7 н. раствора соляной кислоты для нейтрализации гидроксида натрия.
Проведение щелочного гидролиза белков при данных условиях обеспечивает достаточно полное (85,22%) расщепление полипептидной цепи молекулы белка в белоксодержащей биологической системе на свободные аминокислоты, о чем свидетельствуют данные, приведенные в таблице 3.
Таблица 3
Образец
Степень освобождения аминокислот из полипептидной цепи, %
Степень освобождения фенилаланина, %
Контроль
0
0
Опыт
85,22±1
99±1
Полученный гидролизат обрабатывают ферментом, осуществляющим превращение фенилаланина в тирозин, например фенилаланин-4-гидроксилазой (ФАГ) в количестве 0,000016-0,8 кг, что соответствует 0,0001-5% от массы белка (табл.4), затем проводят инактивацию фермента методом кратковременного нагревания до 90°С в течение 3-5 с.
Таблица 4
Образец
Содержание фенилаланина, г/100 г
Содержание тирозина, г/100 г
КБС
14,1±1
16,5±1
КБС после щелочного гидролиза
14,0±1
16,4±1
КБС после щелочного гидролиза, обработанный ФАГ
0
30,4±1
После этого гидролизат, освобожденный от фенилаланина, в количестве 75±0,2 кг подвергают сгущению до содержания сухих веществ 30-50% и сушке до содержания влаги 14%. После проведения технологического процесса получают 8,0±0,1 кг порошка с влажностью 14%.
Пример 3
Подготавливают белоксодержащую биологическую систему, в качестве которой используют концентрат сывороточных белков (массовая доля белка 94,0%). Для этого сухой концентрат сывороточных белков в количестве 20 кг на 100 л растворяют в 40-60 л воды температурой 35-40°С в течение 30 мин, фильтруют, добавляют воды до необходимого объема. После чего полученную смесь пастеризуют и охлаждают до температуры 37±1°С). В качестве гидролиза используют ферментативный способ. Для этого подготавливают ферментный препарат, например панкреатин, в количестве 0,08 кг, что соответствует 0,5% от массы белка. После подготовки обеих систем приступают к проведению ферментативного гидролиза. Для этого в подготовленную белоксодержащую биологическую систему вносят панкреатин при температуре 37±1°С, выдерживают 24±0,2 часа, затем проводят инактивацию ферментов методом кратковременного нагревания до 90°С в течение 3-5 с.
Проведение ферментативного гидролиза белков при данных условиях обеспечивает достаточно полное (91,3%) расщепление полипептидной цепи молекулы белка в биологической системе на свободные аминокислоты, о чем свидетельствуют данные, приведенные в таблице 5.
Таблица 5
Образец
Степень освобождения аминокислот из полипептидной цепи, %
Степень освобождения фенилаланина, %
Контроль
0
0
Опыт
91,3±1
99±1
Полученный гидролизат обрабатывают ферментом, осуществляющем превращение фенилаланина в тирозин, например фенилаланин-4-гидроксилазой (ФАГ) в количестве 0,000016-0,8 кг, что соответствует 0,0001-5% от массы белка (табл.6), затем проводят инактивацию фермента методом кратковременного нагревания до 90°С в течение 3-5 с.
Таблица 6
Образец
Содержание фенилаланина, г/100 г
Содержание тирозина, г/100 г
КБС
14,1±1
16,5±1
КБС после ферментативного гидролиза
14,0±1
16,4±1
КБС после ферментативного гидролиза, обработанный ФАГ
0
30,4±1
После этого гидролизат, освобожденный от фенилаланина в количестве 75±0,2 кг, подвергают сгущению до содержания сухих веществ 30-50% и сушке до содержания влаги 14%. После проведения технологического процесса получают 8,0±0,1 кг порошка с влажностью 14%.
Таким образом, за счет использования одного из известных способов гидролиза обеспечивается достаточно полное расщепление полипептидной цепи молекулы белка в биологической системе на свободные аминокислоты, а за счет специфического фермента, такого как фенилаланин-4-гидроксилазы, осуществляется превращение фенилаланина в тирозин - фенилаланин-4-гидроксилаза, в результате чего достигается полное удаление фенилаланина из биологической системы, улучшение лечебной эффективности за счет снижения содержания фенилаланина в белковом эксвиваленте и возможности расширения и без того однообразного питания больного, а также повышение пищевой и биологической ценности и снижение себестоимости конечного продукта.