Proteinski hidrolizati se koriste u medicinskoj i prehrambenoj industriji, kao i u mikrobiologiji. Njihova proizvodnja temelji se na razgradnji organskih spojeva. Dobiveni sastav je lakše probavljiv u ljudskom i životinjskom tijelu, ima visoku nutritivnu vrijednost. Ovi spojevi su posebno važni u proizvodnji hipoalergenskih formula za dojenčad.
Opis
Proteinski hidrolizati su tvari dobivene kao rezultat razgradnje proteina reakcijom s vodom. Do cijepanja dolazi u prisutnosti katalizatora: kiselina, lužina ili enzima. Kao rezultat toga, peptidne veze visokomolekularnog lanca su uništene, a konačni proizvod je složena smjesa koja se sastoji od pojedinačnih aminokiselina, njihovih natrijevih soli i polipeptidnih ostataka. Ovaj proces, koristeći primjer tripeptida, prikazan je na donjoj slici.
Hidrolizati različitih vrsta proteina, dobiveni na istoj dubini njihova cijepanja, imaju identičan sastav. Ove tvari su vrijedni biološki aktivni spojevi, budući da su aminokiseline glavni izvor prehrane za tkiva injihov "građevinski materijal", a peptidi sudjeluju u sintezi aminokiselina, igraju posrednu ulogu u metaboličkim procesima i služe kao imunomodulatori.
Glavne komponente proteinskih hidrolizata prikazane su na ilustraciji ispod.
Konačni proizvod sadrži najveću količinu aminokiselina kao što su:
- glutamin;
- aspartic;
- pirolidin-α-karboksilna (prolin);
- 2-amino-5-gvanidinpentanoic (arginin);
- 2-aminopropan (alanin);
- 2-amino-4-metilpentanska (leucin).
Svojstva i značajke
Proteinski hidrolizati imaju sljedeće biološke karakteristike:
- visoka fiziologija;
- dobra probavljivost s različitim načinima primjene;
- bez toksičnosti, antigenosti, alergijskih reakcija;
- nehormonska priroda spojeva.
Glavni fizički i kemijski kriteriji za korištenje ovih tvari su:
- viskoznost;
- sposobnost otapanja u vodi;
- emulzifikacija;
- gel i pjena.
Ovi parametri ovise o vrsti sirovine, načinu cijepanja, korištenim reagensima, uvjetima tehnološkog procesa. Sljedeće značajke tipične su za određene vrste hidrolizata:
- proizvodi hidrolize soje slabo su topljivi pri pH=4-5,5;
- sirutka, kazein, mesohidrolizati pokazuju dobru toplinsku stabilnost u prisutnosti soli dvovalentnih metala kada se zagrijavaju na 130 °C;
- spojevi dobiveni iz ribljeg otpada vrlo su topljivi čak i pri niskim stopama razgradnje;
- duboka hidroliza koja se koristi za proizvodnju hipoalergenskih formulacija rezultira gotovo potpunim gubitkom svojstava emulgiranja (osim hidrolizata na bazi ribljeg proteina);
- u prisutnosti soli neutralnih alkalnih metala, mijenja se topljivost proteinskih tvari (na primjer, kalijevi ioni dovode do njenog povećanja);
- viskoznost hidrolizata je znatno niža u odnosu na izvorne proteine, a kada se zagrijavaju, ne dolazi do stvaranja gel struktura. To povoljno utječe na stvaranje prehrambenih proizvoda s visokim sadržajem vrijednih dušičnih spojeva.
Pregledi
Proteinski hidrolizati klasificirani su prema 2 glavna kriterija. Naime:
- Prema vrsti sirovina - riba, soja, mliječni proizvodi, kazein, sirutka, soja, meso, jaja. Hidroliza proteinskog otpada iz raznih industrija jedan je od najučinkovitijih načina recikliranja.
- Prema načinu obrade - dubok, srednji (5-6 dana) i nizak (5-72 sata) stupanj cijepanja (sadržaj aminokiselina najmanje 50, 25 odnosno 15%).
Spojevi na bazi kravljeg mlijeka (punomasni proteini, kiselo mlijeko ili sirutka) dobiveni enzimskom probavom najčešće se koriste za proizvodnju kliničke prehrane i terapijskih sredstava. Hidrolizati životinjskih proteina se koriste umikrobiologija, virologija, veterina. Proizvodi od soje također su hipoalergeni i hipokolesterolemični.
Hidrolizati proteina sirutke imaju sastav aminokiselina blizak ljudskom mišićnom tkivu, a po broju esencijalnih aminokiselina nadmašuju sve ostale vrste sirovina životinjskog i biljnog podrijetla.
Primi
Postoje 3 glavna načina za proizvodnju ovih spojeva:
- Kisela hidroliza upotrebom klorovodične ili sumporne kiseline kao katalizatora. Proces se događa kada se zagrije na 100-130 ° C i tlakom od 2-3 atmosfere. Ova metoda je najčešća, jer postiže duboki stupanj cijepanja i eliminira rizik od bakterijske kontaminacije. Trajanje reakcije je 3-24 sata. Najbolja učinkovitost je u odnosu na fibrilarne proteine. Nedostatak ove metode je što se mnoge vrijedne aminokiseline i vitamini uništavaju i stvaraju otrovni nusproizvodi koji zahtijevaju dodatno pročišćavanje.
- Alkalna hidroliza. Ova metoda se rjeđe koristi (uglavnom u preradi školjaka i ribe), jer dolazi do nepoželjne konverzije aminokiselina, nastaju lantibiotici (antimikrobni polipeptidi bakterijskog porijekla).
- Enzimatska hidroliza. Lišen nedostataka dviju prethodnih tehnologija i ima visoku učinkovitost. Proces se odvija na niskoj temperaturi (25-50°C), kiselost medija je blizu neutralne, aatmosferski pritisak. To vam omogućuje spremanje najvećeg broja biološki aktivnih komponenti.
Sljedeće tvari se koriste kao enzimi:
- probavni pankreatin, tripsin, kimotripsin (osobito učinkovit u preradi mesa i krvi);
- biljni spojevi: ficin, papain, bromelain;
- bakterijski enzimi: protosublitin, rapidoza;
- tvari sintetizirane pomoću gljivičnih kultura: protoorizani, rimoprotein, proteinin i drugi.
Kompletni proteinski hidrolizat sadrži kompletan set aminokiselina u optimalnom omjeru, što je posebno važno za dijetetske, medicinske i veterinarske svrhe. Takav sastav se može dobiti dubokom obradom sirovina, kuhanjem otopine kroz više sati u prisutnosti kiselih katalizatora.
Prijava
Proteinski hidrolizati se koriste u industrijama kao što su:
- Medicina (proizvodnja lijekova, klinička prehrana za prevenciju manjka proteina, terapija patologija mišićno-koštanog i vezivnog tkiva, metabolički poremećaji).
- Hrana (proizvodnja prerađenog mesa, želatine, vina, jestivih filmova i premaza, ribljih konzervi, umaka, pekarskih proizvoda, visokokaloričnih dodataka za sportaše).
- Mikrobiološki (proizvodnja medija za dijagnostiku kulturu).
- Proizvodnja miješane hrane.
Poljoprivreda
Kao dodatak hrani, proteinski hidrolizati iz mesa,riba, krv i mlijeko primjenjuju se u sljedećim slučajevima:
- za povećanje nespecifičnog imuniteta kod oslabljenih, bolesnih životinja;
- kako biste dobili više težine;
- kao adaptogen u stresnim situacijama i u prisutnosti čimbenika rizika (visok morbiditet i smrtnost među pticama i životinjama);
- za metaboličke poremećaje i zastoje u razvoju.
Osim toga, obogaćena hrana može poboljšati kvalitetu krzna kod životinja koje nose krzno.
Mliječne formule: proteinski hidrolizati u dječjoj hrani
Kravlje mlijeko, koje je glavna sirovina za dojenčad za umjetno dojenje, može izazvati alergijske reakcije. Visokomolekularni proteini sirutke, alfa-laktoalbumin, beta-laktoglobulin i kazein, najaktivniji su u tom pogledu.
Trenutno najučinkovitiji način smanjenja alergenosti mlijeka je dobivanje hidrolizata mliječnih proteina pomoću enzima i njihova naknadna ultrafiltracija. Takve mješavine sadrže peptide male molekularne mase s molekulskom težinom manjom od 1500 D, a njihova tolerancija među djecom s alergijama je najmanje 90%.
Prema vrsti proteina koji se koristi za izradu mliječnog proizvoda, smjese se dijele na kazein, sirutku (najčešća), sojinu i miješanu. Također se propisuju za malapsorpciju hranjivih tvari u crijevima i za prevenciju alergija na hranu.
