Оценка состава и физико-химических свойств ферментативных гидролизатов казеина

Положительное влияние на человеческий организм веществ, содержащихся в продуктах питания, все чаще становится предметом многочисленных исследований. Белковые гидролизаты (аминокислотные комплексы) относятся к числу важнейших продуктов специализированного питания. Это связано с повышенным расходованием аминокислот на энергетические и пластические потребности, а также с высокой биологической активностью ряда аминокислот, которые стимулируют анаболизм, иммунную систему, обмен веществ [1, 4].

Гидролизаты получают путем расщепления белков тепловой и/или ферментативной обработкой до свободных аминокислот и пептидов, что позволяет снизить или устранить аллергизирующие свойства. В процессе гидролиза казеина происходит разрыв пептидных связей белковой молекулы с образованием ди- и трипептидов, а также свободных аминокислот, что увеличивает усвоение белковых веществ в организме. Недостаточное употребление легкоусвояемых форм белка приводит к нарушению процессов роста, развития иммунной устойчивости организма человека.

Ввиду актуальности создания полифункциональных добавок на основе гидролизатов казеина для производства специализированных продуктов в последние годы отмечается значительное усиление интереса исследователей к процессам их получения. Полифункциональные добавки на основе гидролизатов казеина позволят существенно повысить биологическую ценность, а также улучшить реологические характеристики и органолептические показатели продуктов, в состав которых они будут входить [5].

Объектами исследования явились ферментативные гидролизаты казеина, полученные с использование ферментных препаратов. При выполнении работы использовали общепринятые, стандартные и оригинальные методы исследования. Учет и обработку результатов проводили методами статистического и регрессионного анализа.

Биологический критерий безопасности функциональных продуктов питания представлен определением остаточной антигенности (АГ) ферментативных гидролизатов белка. Остаточная антигенность представляет собой характеристику, имеющую решающее значение для возможности их использования в составе гипоаллергенных продуктов на молочной основе. Особенно жесткие требования предъявляются к снижению антигенности белкового компонента гипоаллергенных продуктов лечебного назначения. До настоящего времени такого снижения АГ (10‘6 и менее от АГ исходного белка) удавалось достичь только для смесей на казеиновой основе, подвергнутой глубокому протеолизу (например, смеси «Нутрамиген», «Прегестимил» и «Пептамен»).

Требования к остаточной АГ гидролизатов, используемых в функциональных продуктах питания, являются менее жесткими, однако и в этом случае предпочтительно снижение АГ до уровня хотя бы 10-5 от исходного белка. При более высоком содержании антигенных структур нельзя исключить наличия у продукта иммуногенных и сенсибилизирующих свойств, что может повлечь за собой развитие аллергических реакций у генетически предрасположенных индивидов [2].

В таблице 1 представлены результаты определения остаточной АГ гидролизатов и его фракций, получаемых в процессе обработок. Представленные результаты приведены к единице концентрации общего белка, определенного про методу Лоури по стандартной методике [3].

Таблица 1 Остаточная АГ цельного белка коровьего молока, его гидролизата и пептида

№	Образец	АГ (относительно цельного пастеризованного коровьего молока)
1	Казеин	0,79
2	Фильтрат трипсинового гидролизата через мембрану 10 кД	7,5Ю-6
3	Фильтрат химотрипсинового гидролизата через мембрану 10 кД	3,7Ю-6
4	Фильтрат термолизинового гидролизата через мембрану 10 кД	5,8Ю-6

Как видно из представленных данных, использование фермента химотрипсина оказывается существенно более эффективным в плане снижения антигенных свойств гидролизата. Его АГ при этом составляет порядка 4.10-6 даже без использования нанофильтрации, что может быть достаточным для использования данного гидролизата в функциональных продуктах питания.

Таким образом, в процессе исследований различных вариантов обработки гидролизатов сделан вывод о том, что, во-первых, критической характеристикой ферментативного гидролизата для использования в энтеральном питании является вид молекулярно-массового распределения, отвечающий преобладанию средних пептидов в составе образца. Такой ферментативный гидролизат обладает сочетанием свойств хорошей усвояемости при частично нарушенной функции пищеварения; низкой осмолярности и удовлетворительных вкусовых свойств. Во-вторых, это гидролизаты, используемые в лечебном и лечебно-профилактическом питании, для которых критическая характеристика - остаточная АГ белков коровьего молока в составе белкового компонента продукта (гарантированно не более 1,10^-5 и 1,10 "4 соответственно).

С целью дальнейшего изучения свойств ферментативных гидролизатов молочных белков в таблице 2 приведены органолептические и физико-химические показатели.

Таблица 2

Органолептические и физико-химические показатели ферментативных гидролизатов молочных белков для функциональных продуктов питания

Показатель	Характеристика
Внешний вид и консистенция	Мелкий, сухой порошок. Допускается наличие легко рассыпающихся комочков
Цвет	Белый с кремовым оттенком
Запах и вкус	Чистые, свойственные свежей молочной смеси, со специфическим привкусом
Массовая доля сухих веществ, % не менее	94-96
Массовая доля пептида, г/100 г белка, не менее	50

Наиболее важным, с точки зрения обеспечения безопасности, является контроль микробиологических характеристик гидролизатов. Нормируемые микробиологические характеристики (с учетом требований, установленных в документе «Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов», СанПиН 2.3.2.1078-01) представлены в таблице 3.

Таблица 3

Показатель	Допустимые уровни, мг/кг, не более
КМАФАнМ, КОЕ/г, не более	2∙103
Бактерии группы кишечной палочки в 0,01 г	Не допускаются
Патогенные микроорганизмы, в т.ч. бактерии рода сальмонелла в 25 г	Не допускаются
S. aureus в 1,0 г	Не допускаются
Дрожжи, КОЕ/г, не более	10
Плесени, КОЕ/г, не более	50

Нормируемые микробиологические показатели ферментативного гидролизата

В таблице 4 приведены результаты исследований микробиологических характеристик ферментативного гидролизата казеина в процессе хранения при температуре 4 + 2^оС. Анализ полученных результатов показал, что по содержанию патогенных микроорганизмов исследуемые образцы гидролизатов отличаются высокой надежностью, поскольку микроорганизмы в нормируемых массах продукта не обнаружены.

Таблица 4 Динамика микробиологических показателей ферментативного гидролизата

Продолжительность хранения, сут	Микробиологические показатели
	бактерии группы кишечной палочки в 0,01 г	патогенные микроорганизмы, в т.ч. бактерии рода сальмонелла в 25 г	St. aureus в 1 г	дрожжи, КОЕ/г	плесени, КОЕ/г
0 (фон)	не обнаружены	не обнаружены	не обнаружены	не обнаружены	не обнаружены
30	не обнаружены	не обнаружены	не обнаружены	не обнаружены	не обнаружены
60	не обнаружены	не обнаружены	не обнаружены	не обнаружены	не обнаружены
90	не обнаружены	не обнаружены	не обнаружены	не обнаружены	не обнаружены
120	не обнаружены	не обнаружены	не обнаружены	4	6
150	не обнаружены	не обнаружены	не обнаружены	6	11
180	не обнаружены	не обнаружены	не обнаружены	8	15
210	не обнаружены	не обнаружены	не обнаружены	9	24
240	не обнаружены	не обнаружены	не обнаружены	9	39
270	не обнаружены	не обнаружены	не обнаружены	12	58

Иная картина установлена при определении плесеней и дрожжей, которые были обнаружены в гидролизате, причем на 270-е сутки содержание последних превысило установленный верхний предел (на 20% соответственно). Из этого можно заключить, что гарантийный срок хранения с учетом 2-срочного (регламентированного Роспотребнадзором) составляет 180 сут.

По окончании хранения изучали показатели безопасности ферментативного гидролизата белков для функциональных продуктов питания, расфасованного в атмосфере азота в пакеты из комбинированного материала. Результаты опытов приведены в таблице 5.

Установлено, что миграции токсичных элементов в продукт не отмечается, контролируемые потенциально опасные химические вещества содержатся в продукте в концентрациях, не превышающих установленных нормативов. Помимо перечисленных веществ, содержание радионуклидов цезия-137 (норматив не более 50 Бк/кг) и стронция-90 (норматив не более 25 Бк/кг) в продукте не установлено.

Таблица 5 Содержание токсичных элементов в ферментативном гидролизате

Токсичные элементы	Норма, мг/кг	Фактическое назначение	Нормативная документация на метод испытаний
Кадмий	0,02	Менее 0,003	ГОСТ Р 51301-99
Свинец	0,05	Менее 0,001	ГОСТ Р 51301-99
Мышьяк	0,05	Менее 0,002	ГОСТ Р 51301-99
Ртуть	0,005	Менее 0,00003	Методические указания 5178-90

Дополнительно по окончании сроков хранения контролировали органолептические показатели ферментативного гидролизата белков молока. Результаты исследований представлены в таблице 6.

Таблица 6

Показатель	Характеристика
Внешний вид и консистенция	Мелкий сухой порошок. Допускается наличие легко рассыпающихся комочков. В восстановленном виде – однородная жидкость, без осадка
Цвет	Белый с кремовым оттенком
Вкус и запах	Чистые, свойственные свежей молочной смеси, со специфическим привкусом

Органолептические показатели ферментативного гидролизата

В течение исследуемого периода изменений органолептических показателей не произошло, что указывает на правильность выбранного периода и температурных режимов хранения. На этой же стадии исследований была определена осмолярность образцов, которую определяли стандартным криоскопическим методом по понижению температуры замерзания раствора с использованием осмометра (табл. 7).

Таблица 7

Сравнение основных свойств белковых компонентов функциональных продуктов

Свойства (показатели)	Нативный (натуральный) белок	Тип белкового компонента
		ферментативный трипсиновый гидролизат	ферментативный химотрипсиновый гидролизат	ферментативный термолизиновый гидролизат
Биологическая ценность	Высокая (+)	Высокая (+)	Высокая (+)	Высокая (+)
Осмолярность	Низкая (+)	Приемлемая (±) или низкая (+)	Приемлемая (±) или низкая (+)	Приемлемая (±) или низкая (+)

Смеси на основе негидролизованного белка обладают наименьшей осмолярностью и хорошими органолептическим свойствами, однако их усвоение у больных с глубокими нарушениями функции пищеварения затруднено, и, кроме того, при внутрикишечном зондовом введении таких смесей значительно повышается всасывание нерасщепленного белка, что может привести к пищевой аллергической сенсибилизации.

В результате можно сделать вывод, что исследуемый функциональный продукт является нетоксичным.

Работа выполнена в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы», государственный контракт №16.740.11.0058.