МОДЕЛЮВАННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ПРОЦЕСУ ФЕРМЕНТАТИВНОГО ГІДРОЛІЗУ СИРОВАТКОВИХ БІЛКІВ

Т. П. Синенко; Н. Е. Фролова

doi:10.36477/2522-1221-2021-25-15

Т. П. Синенко Сумський національний аграрний університет
Н. Е. Фролова Національний університет харчових технологій

DOI: https://doi.org/10.36477/2522-1221-2021-25-15

Ключові слова: сироваткові білки, Протолад, ферментативний гідроліз, оптимізація, математичне моделювання

Анотація

У статті розглянуто тенденції виробництва натуральних смакоароматичних добавок гастрономічного напряму. Обґрунтовано доцільність використання сироваткових білків у смакоаро- матичних добавках. Метою статті є математичне моделювання процесу гідролізу сироваткових біл- ків за критерієм максимального виходу вільних амінокислот у разі використання ферментного каталі- затора. В експериментальних дослідженнях використовували комерційний концентрат сироваткових білків (КСБ-УФ-80) і лужну бактеріальну протеазу «Протолад». Оптимізацію параметрів фермента- тивного гідролізу проводили методом поверхонь відгуку, із застосуванням центрального композицій- ного рототабельного плану. Процес гідролізу сироваткових білків та отримання низькомолекулярних пептидів і амінокислот представлений у вигляді параметричної схеми. Визначено значущі техноло- гічні параметри процесу ферментативного гідролізу сироваткових білків: концентрація ферментного препарату (F, %) та субстрату (S, %), рН середовища (pH), температура (t, °С) і тривалість процесу (τ, хв) гідролізу. Оптимізацію процесу проводили за вихідним параметром моделі – вміст азоту амінних груп (NAG, мг / 100 г). По результатам проведених експериментів і математичної обробки отрима- них даних у вигляді рівнянь регресії було одержано модель процесу гідролізу сироваткових білків під дією ферментних препаратів. Регресійний аналіз даних показав всі вибрані фактори та їх взаємодії є значущими, рівень достовірності перевищує 95%. В результаті поетапного аналізу розробленої мате- матичної моделі оптимізовано процес гідролізу сироваткових білків ферментним препаратом «Про- толад». Встановлено, що найглибший ступень гідролізу відбувається за таких технологічних параме- трів: концентрація ферменту 4±0,01% і субстрату 18±0,5%, рН 7,7±0,1 і температура середовища 57±2°С, тривалість процесу 75 хв.

Посилання

1. Ayseli M.T., Ayseli Y.I. Flavors of the future: health benefits of flavor precursors and volatile compounds in plant foods. Trends in Food Science & Technology. 2016. № 48. Р. 69–77. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2015.11.005.
2. Wouters A.G.B., Rombouts I., Fierens E., Brijs K., Delcourhttps J.A. Relevance of the functional properties of enzymatic plant protein hydrolysates in food systems. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2016. № 15(4). Р. 786–800. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12209.
3. Nandy S.K. Bioprocess technology governs enzyme use and production in industrial Biotechnology: An Overview. Enzyme Engineering. 2016. № 5. Р. 1–5. https://doi.org/10.4172/2329-6674.1000144.
4. De Oliveira Felipi L., de Oliveira A. M., Lemos Bicas J. Bioaroma – perspectives for sustainable development. Trends in Food Science & Technology. 2017. № 26. Р. 141–153. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2017.02.005.
5. Naumenko K., Petrusha O., Frolova N., Fedorenko O. Quality assessment of extracts from unconventional plant raw materials. EasternEuropean Journal of Enterprise Technologies. 2015. № 4(10). Р. 49–54. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.47685.
6. Мухин В., Новиков В. Белковые гидролизаты из отходов переработки морепродуктов. Птицеводство. 2002. № 2. С. 21–23.
7. Murna M., Novi S., Fahrizal Z.. Production of protein hydrolysates from fish by-product prepared by enzymatic hydrolysis. International Journal of the Bioflux Society. 2012. № 5(1). Р. 36–39.
8. Song S., Li S., Fan L., Hayat K., Xiao Z., Chen L. A novel method of beef bone protein extraction by lipase-pretreatment and its application in the Maillard reaction. Food Chemistry. 2016. № 208. Р. 81–88. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.03.062.
9. Shang Y., Cao H., Wei C., Thakur K., Liao A., Huang J., Wei Z. Effect of sugar types on structural and flavor properties of peony seed derived Maillard reaction products. Journal of Food Processing and Preservation. 2019. https://doi.org/10.1111/jfpp.14341.
10. De Castro R.J.S., Domingues M.A.F., Ohara A., Okuro P.K., Santos J.G., Brexo R.P., Sato H.H. Whey protein as a key component in food systems: physicochemical properties, production technologies and applications. Food Structure. 2017. № 14. Р. 17–29. http://dx.doi.org/10.1016/j.foostr.2017.05.004.
11. Храмцов А.Г. Белковые продукты из молочной сыворотки. Переработка молока. 2011. № 1. С. 18–21.
12. Гордиенко Л.А., Евдокимов И.А., Куликова И.К. Использование концентрата сывороточных белков при производстве кисломолочных напитков. Молочное дело. 2011. № 3. С. 17.
13. Ghosh B.C., Prasad L.N., Saha N.P. Enzymatic hydrolysis of whey and its analysis. Journal of food science and technology. 2017. № 54. P. 1476–1483. http://dx.doi.org/10.1007/s13197-017-2574-z.
14. Mota M.V.T., Ferreira I.M.P.L.V.O., Oliveira M.B.P., Rocha C., Teixeira J.A., Torres D., Gonçalves M.P. Enzymatic Hydrolysis of Whey Protein Concentrates: Peptide HPLC Profiles. Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies. 2004. № 27(16). Р. 2625–2639. http://dx.doi.org/10.1081/jlc-200028429.
15. Severin S., Xia W.S. Enzymatic hydrolysis of whey proteins by two different proteases and their effect on the functional properties of resulting protein hydrolysates. Journal of Food Biochemistry. 2006. № 30. Р. 77–97. http://dx.doi.org/10.1111/j.1745-4514.2005.00048.x.
16. Синенко Т.П., Фролова Н.Е. Ферментативний гідроліз сироваткових білків молока. Вісник аграрної науки Причорномор’я. 2020. № 1. С. 79–86. http://dx.doi.org/10.31521/2313-092X/2020-1(105)-10.