О функциональных свойствах молочных белков

Многие пищевые белки используются в качестве функциональных ингредиентов, влияющих на улучшение текстуры пищевых продуктов, стабильность при переработке. Функциональные свойства белков тесно связаны с их молекулярной структурой и, следовательно, большое значение имеют новые знания о взаимоотношениях структуры и функциональности белка. Каждому функциональному свойству белков соответствуют свои характеристики белка. Так как любой нативный белок из одного источника не будет обладать всеми нужными характеристиками то, для достижения надлежащего баланса между различными характеристиками белков необходима модификация. Структура белка может быть изменена несколькими способами: химическими, физическими или ферментативными. Ферментативная модификация была предложена в качестве наиболее полезного метода из-за высокой специфичности ферментативных реакций и, вследствие этого, низким риском образования токсических продуктов. Ферментативное сшивание - метод, который вызывает большой интерес в течение последних 10 лет. Единственный сшивающий фермент, который в настоящее время доступен для активизации образования ковалентной связи между молекулами белка в промышленных масштабах, - это трансглутаминаза (TГ).

Она катализирует реакцию переноса ацила между γ-карбоксиамидной группой остатка глутамина (донор ацила) и первичными аминогруппами различных аминосоединений (акцептор ацила), включая ε-аминогруппу остатка пептида лизина.

Трансглутаминаза рассматривается в качестве альтернативы структурообразующим, стабилизирующим пищевым добавкам в пищевых, в т.ч. молочных продуктах. Модификация (преобразование) белков (в том числе молочных) с участием трансглутаминазы дает возможность изменять их термостабильность, растворимость, реологические свойства, свёртываемость сычужным ферментом и др. функциональные свойства.

Ферментативное сшивание белков изучалось рядом аналитических методов. Молекулярная масса сшитых белков может быть определена различными аналитическими методами, такими как электрофорез в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия (SDS-PAGE), гельпроникающая хроматография, мультидиапазонная спектрофотометрия, ядерно-магнитно-резонансная фосфороспектроскопия, атомно-силовая и времяпролетная масс-спектрометрия с лазерной десорбцией/ионизацией при помощи матрицы и другие. Скорость сшивающих реакций можно контролировать косвенно посредством измерения аммиака, который выделяется как побочный продукт.

Обработка ТГ приводит к изменениям физико-химических свойств исходного белкового субстрата (размер, заряд, гидрофобность поверхности молекул белка), отражающимся на таких технологических функциональных свойствах как растворимость, термостабильность, гелеобразующая и эмульгирующая способность, реологические свойства и др.

Степень ферментного взаимосвязывания белков зависит от различных факторов, в т.ч. условий энзиматической реакции (температура, продолжительность реакции, фермент-субстратное соотношение, рН, давление, ионная сила раствора, присутствие редуцирующих веществ), типа и структурной конформации белка и др. факторов.

Прогрессирующее увеличение температуры разрушает водную белковую систему, нарушая водородные связи, стабилизирующие структуру белка. Это заканчивается разворачиванием белка и стимулирует белок-белковое взаимодействие, подводит белки ближе к активным участкам ТГ и способствует формированию полимеров.

ФГБНУ ВНИМИ проводит исследования по использованию трансглутамииназы в производстве кисломолочных напитков, сметаны, творога. Обобщая полученные результаты исследований на данном этапе предварительно можно сделать выводы, что наиболее эффективным является использование ТГ в производстве творога: увеличивается выход творога из единицы сырья; повышается биологическая ценность продуктов за счет увеличения количества сывороточного белка в твороге, переходящего из сыворотки. Использование ТГ в производстве кисломолочных напитков, сметаны на данный момент не дало ожидаемый эффект, вероятно, из-за низкого содержания белка в перечисленных продуктах.

Д-р техн. наук, заслуженный работник пищевой индустрии РФ З.С.Зобкова, к.т.н. Т.П.Фурсова, к.т.н. Д.В. Зенина – ФГБНУ «ВНИМИ»