Аннотация

Растения семейства Brassicaceae обладают высоким потенциалом в качестве альтернативного сырья для получения белковых концентратов и изолятов, конкурентных соевому белку. Ферментативная экстракция является альтернативой обезжиривания масличных семян без использования органических растворителей и позволяет извлекать высококачественные белковые продукты. Целью исследования стало изучение влияния ферментативного гидролиза целлюлолитическим и протеолитическим ферментами на жмых Camelina sativa (L.) Crantz (рыжика посевного) для снижения остаточной масличности и повышения выхода белкового компонента.
Белковые концентраты выделяли из жмыха рыжика посевного, полученного методом холодного прессования путем последовательного гидролиза ферментными препаратами Брюзайм BGX и ренин «Мейто» с последующей щелочной экстракцией и осаждением в изоэлектрической точке. Количественное определение содержания белка в концентратах определяли по методу Кьельдаля, аминокислотный состав – методом капиллярного электрофореза.
Установлены концентрации и продолжительность ферментативного гидролиза для эффективного удаления остаточного масла и повышения выхода белка в белковых концентратах из рыжикового жмыха. Обработка препаратом Брюзайм BGX в концентрации 8 мг/л и продолжительностью 120 мин позволяет снизить остаточную масличность рыжикового жмыха на 5,53 % от исходной. Дальнейшая обработка протеолитическим ферментом ренин «Мейто» в течение 60–120 мин увеличивала выход белка на 10,56–11,33 % по сравнению с экстракцией из обезжиренного шрота. В результате исследования аминокислотного состава выявлено, что биологическая ценность белковых концентратов, полученных ферментативным гидролизом, на 2 % выше, чем у белков, полученных по традиционной технологии.
Применение ферментативного гидролиза для получения белковых концентратов из жмыха рыжика посевного позволяет исключить стадию обезжиривания и обеспечивает выход белкового компонента до 68,86 % от суммарного содержания белка, не снижая биологической ценности готового продукта.

Ключевые слова

Camelina sativa (L.) Crantz, масличные культуры, жмых, белок, ферментативная экстракция

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Результаты получены при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (Минобрнауки России) в рамках выполнения научных исследований и разработок по проекту «Создание комплексного высокотехнологичного производства растительного масличного сырья и продуктов его переработки в условиях Сибири».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Semba RD. The rise and fall of protein malnutrition in global health. Annals of Nutrition and Metabolism. 2016;69(2):79–88. https://doi.org/10.1159/000449175
2. Kalu RE, Etim KD. Factors associated with malnutrition among underfive children in developing countries: A review. Global Journal of Pure and Applied Sciences. 2018;24(1):69–74. https://doi.org/10.4314/gjpas.v24i1.8
3. Tubb C, Seba T. Rethinking food and agriculture 2020–2030: The second domestication of plants and animals, the disruption of the cow, and the collapse of industrial livestock farming. Industrial Biotechnology. 2021;17(2):57–72. https://doi.org/10.1089/ind.2021.29240.ctu
4. Deng Y, Huang L, Zhang C, Xie P, Cheng J, Wang X, et al. Physicochemical and functional properties of Chinese quince seed protein isolate. Food Chemistry. 2019;283:539–548. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.01.083
5. Du M, Xie J, Gong B, Xu X, Tang W, Li X, et al. Extraction, physicochemical characteristics and functional properties of Mung bean protein. Food Hydrocolloids. 2018;76:131–140. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2017.01.003
6. Statsenko ES, Litvinenko OV, Korneva NYu, Shtarberg MA, Borodin EA. New technology for functional dessert production based on soy and pumpkin. Food Processing: Techniques and Technology. 2020;50(2):351–360. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-2-351-360
7. Statsenko ES, Litvinenko OV, Kodirova GA, Kubankova GV, Korneva NYu, Pokotilo OV. Fermented milk beverages fortified with soy protein. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(4):784–794. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-4-784-794
8. Petrova SN, Maximova IA. Tokopherols in okara (soy pulp): Highly efficient liquid chromatography. Food Processing: Techniques and Technology. 2020;50(2):194–203. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-2-194-203
9. Chmielewska A, Kozłowska M, Rachwał D, Wnukowski P, Amarowicz R, Nebesny E, et al. Canola/rapeseed protein – nutritional value, functionality and food application: a review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 202 1;61(22):3836–3856. https://doi.org/10.1080/10408398.2020.1809342
10. Canistro D, Vivarelli F, Ugolini L, Pinna C, Grandi M, Antonazzo IC, et al. Digestibility, toxicity and metabolic effects of rapeseed and sunflower protein hydrolysates in mice. Italian Journal of Animal Science. 2017;16(3):462–473. https://doi.org/10.1080/1828051X.2017.1298410
11. Kalaydzhiev H, Georgiev R, Ivanova P, Stoyanova M, Silva CLM, Chalova VI. Enhanced solubility of rapeseed meal protein isolates prepared by sequential isoelectric precipitation. Foods. 2020;9(6). https://doi.org/10.3390/foods9060703
12. Ostrowska A, Kozłowska M, Rachwał D, Wnukowski P, Nebesny E, Rosicka-Kaczmarek J. Rapeseed protein-fibre concentrate: Chemical composition and functional properties. Food. Science. Technology. Quality. 2018;25(4):86–99. https://doi.org/10.15193/zntj/2018/117/261
13. Zhang Z, He S, Liu H, Sun X, Ye Y, Cao X, et al. Effect of pH regulation on the components and functional properties of proteins isolated from cold-pressed rapeseed meal through alkaline extraction and acid precipitation. Food Chemistry. 2020;327. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.126998
14. Östbring K, Malmqvist E, Nilsson K, Rosenlind I, Rayner M. The effects of oil extraction methods on recovery yield and emulsifying properties of proteins from rapeseed meal and press cake. Foods. 2020;9(1). https://doi.org/10.3390/foods9010019
15. Östbring K, Tullberg C, Burri S, Malmqvist E, Rayner M. Protein recovery from rapeseed press cake: Varietal and processing condition effects on yield, emulsifying capacity and antioxidant activity of the protein rich extract. Foods. 2019;8(12). https://doi.org/10.3390/foods8120627
16. Borah N, Mapelli S, Pecchia P, Chaliha B, Proteem Saikia S. Adaptation of Camelina sativa (L.) Crantz in Assam, India: agronomic, physiological and biochemical aspects of a potential biofuel feedstock. Biofuels. 2021;12(7):749–756. https://doi.org/10.1080/17597269.2018.1537205
17. Colonna MA, Giannico F, Tufarelli V, Laudadio V, Selvaggi M, De Mastro G, et al. Dietary supplementation with Camelina sativa (L. Crantz) forage in autochthonous Ionica goats: Effects on milk and Caciotta cheese chemical, fatty acid composition and sensory properties. Animals. 2021;11(6). https://doi.org/10.3390/ani11061589
18. Ngo NT, Shahidi F. Functional properties of protein isolates from camelina (Camelina sativa (L.) Crantz) and flixweed (sophia, Descurainis sophia L.) seed meals. Food Production, Processing and Nutrition. 2021;3(1). https://doi.org/10.1186/s43014-021-00076-8
19. Boyle C, Hansen L, Hinnenkamp C, Ismail BP. Emerging Camelina protein: Extraction, modification, and structural/functional characterization. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 2018;95(8):1049–1062. https://doi.org/10.1002/aocs.12045
20. Sarv V, Trass O, Diosady LL. Preparation and characterization of Camelina sativa protein isolates and mucilage. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 2017;94(10):1279–1285. https://doi.org/10.1007/s11746-017-3031-x
21. Jeevan Kumar SP, Vijay Kumar G, Dash A, Scholz P, Banerjee R. Sustainable green solvents and techniques for lipid extraction from microalgae: A review. Algal Research. 2017;21:138–147. https://doi.org/10.1016/j.algal.2016.11.014
22. Castejón N, Luna P, Señoráns FJ. Alternative oil extraction methods from Echium plantagineum L. seeds using advanced techniques and green solvents. Food Chemistry. 2018;244:75–82. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.10.014
23. Mwaurah PW, Kumar S, Kumar N, Attkan AK, Panghal A, Singh VK, et al. Novel oil extraction technologies: Process conditions, quality parameters, and optimization. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2020;19(1):3–20. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12507
24. Dietary protein quality evaluation in human nutrition: Report of an FAO Expert Consultation. Rome: FAO; 2013. 79 p.
25. Zhang SB, Wang Z, Xu SY. Optimization of the aqueous enzymatic extraction of rapeseed oil and protein hydrolysates. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 2007;84(1):97–105. https://doi.org/10.1007/s11746-006-1004-6
26. Sari YW, Bruins ME, Sanders JPM. Enzyme assisted protein extraction from rapeseed, soybean, and microalgae meals. Industrial Crops and Products. 2013;43(1):78–83. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2012.07.014
27. Ngoh Y-Y, Gan C-Y. Enzyme-assisted extraction and identification of antioxidative and α-amylase inhibitory peptides from Pinto beans (Phaseolus vulgaris cv. Pinto). Food Chemistry. 2016;190:331–337. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.05.120
28. Zahari I, Ferawati F, Purhagen JK, Rayner M, Ahlström C, Helstad A, et al. Development and characterization of extrudates based on rapeseed and pea protein blends using high-moisture extrusion cooking. Foods. 2021;10(10). https://doi.org/10.3390/foods10102397
29. Zandanova TN, Ivanova KV, Myryuanova TP. The effect of starter on amino acid composition of fermented milk. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2021;83(1):258–262. (In Russ.). https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-1-258-262