Hydrolizaty białkowe są wykorzystywane w przemyśle medycznym i spożywczym, a także w mikrobiologii. Ich produkcja opiera się na rozkładzie związków organicznych. Powstała kompozycja jest łatwiej przyswajalna przez organizm człowieka i zwierząt, ma wysoką wartość odżywczą. Związki te są szczególnie ważne w produkcji hipoalergicznych odżywek dla niemowląt.
Opis
Hydrolizaty białkowe to substancje powstające w wyniku rozkładu białka w reakcji z wodą. Rozszczepienie następuje w obecności katalizatorów: kwasów, zasad lub enzymów. W rezultacie wiązania peptydowe łańcucha wielkocząsteczkowego ulegają zniszczeniu, a produktem końcowym jest złożona mieszanina składająca się z pojedynczych aminokwasów, ich soli sodowych i reszt polipeptydowych. Proces ten, na przykładzie tripeptydu, pokazano na poniższym rysunku.
Hydrolizaty różnych rodzajów białek, otrzymywane na tej samej głębokości ich rozszczepienia, mają identyczny skład. Substancje te są cennymi związkami biologicznie czynnymi, ponieważ aminokwasy są głównym źródłem odżywiania tkanek iich „materiał budulcowy”, a peptydy biorą udział w syntezie aminokwasów, odgrywają rolę pośredniczącą w procesach metabolicznych i służą jako immunomodulatory.
Główne składniki hydrolizatów białkowych przedstawiono na poniższej ilustracji.
Ostateczny produkt zawiera największą ilość aminokwasów, takich jak:
- glutamina;
- aspartic;
- pirolidyno-α-karboksylowa (prolina);
- 2-amino-5-guanidynopentanowy (arginina);
- 2-aminopropan (alanina);
- 2-amino-4-metylopentanowy (leucyna).
Właściwości i funkcje
Hydrolizaty białkowe mają następujące właściwości biologiczne:
- wysoka fizjologia;
- dobra strawność przy różnych drogach podania;
- brak toksyczności, antygenowości, reakcji alergicznych;
- niehormonalny charakter związków.
Główne fizyczne i chemiczne kryteria stosowania tych substancji to:
- lepkość;
- zdolność rozpuszczania się w wodzie;
- emulsyfikacja;
- żel i spienianie.
Parametry te zależą od rodzaju surowca, metody rozszczepiania, użytych odczynników, warunków procesu technologicznego. Następujące cechy są typowe dla niektórych rodzajów hydrolizatów:
- produkty hydrolizy soi są słabo rozpuszczalne przy pH=4-5,5;
- serwatka, kazeina, mięsohydrolizaty wykazują dobrą stabilność termiczną w obecności soli metali dwuwartościowych po podgrzaniu do 130 °C;
- związki pochodzące z odpadów rybnych są dobrze rozpuszczalne nawet przy niskich szybkościach degradacji;
- głęboka hydroliza stosowana do produkcji hipoalergicznych preparatów powoduje prawie całkowitą utratę właściwości emulgujących (z wyjątkiem hydrolizatów na bazie białka rybiego);
- w obecności obojętnych soli metali alkalicznych zmienia się rozpuszczalność substancji białkowych (np. jony potasu prowadzą do jej wzrostu);
- lepkość hydrolizatów jest znacznie niższa w porównaniu z oryginalnymi białkami, a po ich podgrzaniu nie dochodzi do tworzenia struktur żelowych. Wpływa to korzystnie na tworzenie produktów spożywczych o wysokiej zawartości cennych związków azotowych.
Wyświetlenia
Hydrolizaty białek są klasyfikowane według 2 głównych kryteriów. Mianowicie:
- Według rodzaju surowców - ryby, soja, nabiał, kazeina, serwatka, soja, mięso, jajka. Hydroliza odpadów białkowych z różnych gałęzi przemysłu jest jednym z najskuteczniejszych sposobów ich recyklingu.
- Zgodnie z metodą obróbki - głęboki, średni (5-6 dni) i niski (5-72 godziny) stopień rozszczepienia (zawartość aminokwasów odpowiednio co najmniej 50, 25 i 15%).
Związki na bazie mleka krowiego (białka pełnotłuste, zsiadłe mleko lub serwatka) otrzymywane w wyniku trawienia enzymatycznego są najczęściej wykorzystywane do produkcji żywienia klinicznego i środków terapeutycznych. Hydrolizaty białek zwierzęcych są stosowane wmikrobiologia, wirusologia, weterynaria. Produkty sojowe są również hipoalergiczne i hipocholesterolemiczne.
Hydrolizaty białek serwatkowych mają skład aminokwasowy zbliżony do ludzkiej tkanki mięśniowej, a pod względem liczby aminokwasów egzogennych przewyższają wszystkie inne rodzaje surowców pochodzenia zwierzęcego i roślinnego.
Odbierz
Istnieją 3 główne sposoby wytwarzania tych związków:
- Hydroliza kwasowa przy użyciu kwasu chlorowodorowego lub siarkowego jako katalizatora. Proces zachodzi po podgrzaniu do 100-130 ° C i ciśnieniu 2-3 atmosfer. Ta metoda jest najbardziej powszechna, ponieważ pozwala na osiągnięcie głębokiego stopnia rozdwojenia i eliminuje ryzyko zakażenia bakteryjnego. Czas trwania reakcji wynosi 3-24 h. Najlepsza wydajność jest w stosunku do białek fibrylarnych. Wadą tej metody jest to, że wiele cennych aminokwasów i witamin ulega zniszczeniu i powstają toksyczne produkty uboczne, które wymagają dodatkowego oczyszczania.
- Hydroliza alkaliczna. Ta metoda jest stosowana rzadziej (głównie w przetwórstwie skorupiaków i ryb), ponieważ zachodzi niepożądana konwersja aminokwasów, powstają lantybiotyki (polipeptydy przeciwdrobnoustrojowe pochodzenia bakteryjnego).
- Hydroliza enzymatyczna. Pozbawiony wad dwóch poprzednich technologii i posiada wysoką wydajność. Proces przebiega w niskiej temperaturze (25-50°C), kwasowość medium jest zbliżona do obojętnej, orazciśnienie atmosferyczne. Pozwala to na zapisanie największej liczby biologicznie aktywnych składników.
Jako enzymy używane są następujące substancje:
- strawna pankreatyna, trypsyna, chymotrypsyna (szczególnie skuteczne w przetwarzaniu mięsa i krwi);
- związki roślinne: ficyna, papaina, bromelaina;
- enzymy bakteryjne: protosublityna, rapidose;
- substancje syntetyzowane przy użyciu kultur grzybów: protoorizans, rimoprotein, proteinin i innych.
Kompletny hydrolizat białkowy zawiera kompletny zestaw aminokwasów w optymalnych proporcjach, co jest szczególnie ważne w celach dietetycznych, medycznych i weterynaryjnych. Taką kompozycję można uzyskać przez głęboką obróbkę surowców, przez wielogodzinne gotowanie roztworu w obecności kwaśnych katalizatorów.
Aplikacja
Hydrolizaty białkowe są stosowane w branżach takich jak:
- Medycyna (produkcja leków, żywienie kliniczne w profilaktyce niedoboru białka, terapia patologii układu mięśniowo-szkieletowego i tkanki łącznej, zaburzenia metaboliczne).
- Żywność (produkcja przetworów mięsnych, żelatyny, win, jadalnych folii i polew, konserw rybnych, sosów, wyrobów piekarniczych, wysokokalorycznych suplementów dla sportowców).
- Mikrobiologiczne (produkcja diagnostycznych pożywek hodowlanych).
- Produkcja pasz mieszanych.
Rolnictwo
Jako dodatek paszowy hydrolizaty białkowe z mięsa,ryby, krew i mleko są stosowane w następujących przypadkach:
- zwiększyć odporność niespecyficzną u osłabionych, chorych zwierząt;
- aby uzyskać większy przyrost masy;
- jako adaptogen w sytuacjach stresowych i w obecności czynników ryzyka (wysoka zachorowalność i śmiertelność wśród ptaków i zwierząt);
- dla zaburzeń metabolicznych i opóźnień rozwojowych.
Ponadto wzbogacone pasze mogą poprawić jakość futra zwierząt futerkowych.
Mleko w proszku: hydrolizaty białkowe w żywności dla niemowląt
Mleko krowie, które jest głównym surowcem do odżywek dla niemowląt do sztucznego karmienia piersią, może powodować reakcje alergiczne. Najbardziej aktywne pod tym względem są wysokocząsteczkowe białka serwatkowe, alfa-laktoalbumina, beta-laktoglobulina i kazeina.
Najskuteczniejszym obecnie sposobem zmniejszenia alergenności mleka jest otrzymywanie hydrolizatów białek mleka przy użyciu enzymów i ich późniejsza ultrafiltracja. Takie mieszanki zawierają peptydy o niskiej masie cząsteczkowej o masie cząsteczkowej poniżej 1500 D, a ich tolerancja wśród dzieci z alergią wynosi co najmniej 90%.
W zależności od rodzaju białka użytego do wytworzenia produktu mlecznego, mieszanki dzielą się na kazeinę, serwatkę (najczęściej), soję i mieszankę. Są również przepisywane w przypadku złego wchłaniania składników odżywczych w jelitach oraz w celu zapobiegania alergiom pokarmowym.
