Cereal hydrolysates: evaluation of protein proteolysis products by molecular weight

Abstract

Вторичные продукты переработки зерна (зерновые отруби) представляют собой перспективный источник дополнительного сырья для дальнейшей, глубокой переработки, в частности для получения зерновых гидролизатов с использованием ферментативного катализа. Однокомпонентные зерновые отруби богаты белком, клетчаткой, витаминами и макро- и микроэлементами, биологически активными минорными соединениями, а поликомпонентные отруби обладают уникальным биохимическим составом и обогащены ценными эссенциальными компонентами. Методом гель-хроматографии изучена молекулярная масса продуктов протеолиза различных видов отрубей: пшеничных, ржаных, тритикалевых, пшенично-льняных и пшенично-чечевично-льняных. Ферментативную модификацию отрубей и получение гидролизатов осуществляли с использованием разработанных мультиэнзимных композиций на основе микробных ферментных препаратов (ФП) целлюлолитического, протеолитического и фитазного действия отечественного и зарубежного производства. Установлена высокая эффективность мультиэнзимных композиций (МЭК), действие которых приводит к образованию широкого спектра продуктов протеолиза: высоко-, средне- и низкомолекулярных, соотношение которых в наибольшей степени зависит от природы и специфичности ферментных препаратов, входящих в состав композиций. Показано, что использование МЭК на основе целлюлолитических и протеолитических ферментных препаратов увеличивает глубину гидролиза в 2–3 раза по сравнению с аналогичными показателями при действии только протеолитических ФП, что связано с синергетическим эффектом их воздействия в составе МЭК. Показано, что при заданных условиях доля низкомолекулярной фракции (М.м.≤1000 Да) возрастает в 2–5 раз по сравнению с контролем, в зависимости от природы субстрата и специфичности ФП. Полученные результаты будут использованы в дальнейших исследованиях для оценки функционально-технологических свойств зерновых гидролизатов с целью определения возможности их использования для обогащения пищевых продуктов легко усваиваемыми компонентами, а также как источников азотного и фосфорного питания дрожжей в технологиях брожения. Secondary products of grain processing (grain bran) are a promising source of additional raw materials for further, deep processing, in particular the production of grain hydrolysates using enzymatic catalysis. Single-component grain bran is rich in protein, fiber, vitamins and macro- and microelements, biologically active minor compounds, and multicomponent bran has a unique biochemical composition and is enriched with valuable essential components. The molecular mass of proteolysis products of various types of bran: wheat, rye, triticale, wheat-flax and wheat-lentil-flax was studied using gel chromatography. Enzymatic modification of bran and production of hydrolysates was carried out using developed multienzyme compositions based on microbial enzyme preparations (EP) with cellulolytic, proteolytic and phytase action, produced domestically and abroad. It has been established that multienzyme compositions (MEC) are highly effective, the action of which leads to the formation of a wide range of proteolysis products: high-, medium- and low-molecular, the ratio of which depends to the greatest extent on the nature and specificity of the enzyme preparations included in the compositions. It has been shown that the use of MEC based on cellulolytic and proteolytic enzyme preparations increases the depth of hydrolysis by 2–3 times compared with similar indicators under the influence of only proteolytic EPs, which is associated with the synergistic effect of their action in the composition of MEC. It has been shown that, under given conditions, the proportion of the low molecular weight fraction (MW≤1000 Da) increases from 2 to 5 times compared to the control, depending on the nature of the substrate and the specificity of the ЕР. The results obtained will be used in further studies to evaluate the functional and technological properties of grain hydrolysates in order to determine the possibility of their use for enriching food products with easily digestible components, as well as as sources of nitrogen and phosphorus nutrition for yeast in fermentation technologies.