הידרוליזטים של חלבונים משמשים בתעשיות הרפואה והמזון, כמו גם במיקרוביולוגיה. הייצור שלהם מבוסס על פירוק תרכובות אורגניות. ההרכב המתקבל קל יותר לעיכול על ידי גוף האדם והחי, בעל ערך תזונתי גבוה. תרכובות אלו חשובות במיוחד בייצור פורמולות היפואלרגניות לתינוקות.
Description
הידרוליזטים של חלבונים הם חומרים המתקבלים כתוצאה מפירוק חלבון בתגובה עם מים. ביקוע מתרחש בנוכחות זרזים: חומצות, אלקליות או אנזימים. כתוצאה מכך, הקשרים הפפטידים של השרשרת הגבוהה מולקולרית נהרסים, והתוצר הסופי הוא תערובת מורכבת המורכבת מחומצות אמינו בודדות, מלחי הנתרן שלהן ושאריות פוליפפטיד. תהליך זה, תוך שימוש בדוגמה של טריפפטיד, מוצג בתמונה למטה.
הידרוליזטים של סוגים שונים של חלבונים, המתקבלים באותו עומק של המחשוף שלהם, הם בעלי הרכב זהה. חומרים אלה הם תרכובות פעילות ביולוגיות יקרות ערך, שכן חומצות אמינו הן המקור העיקרי לתזונה לרקמות"חומר הבניין" שלהם, ופפטידים מעורבים בסינתזה של חומצות אמינו, ממלאים תפקיד מתווך בתהליכים מטבוליים ומשמשים כאימונומודולטורים.
הרכיבים העיקריים של הידרוליזטים של חלבון מוצגים באיור למטה.
המוצר הסופי מכיל את הכמות הגדולה ביותר של חומצות אמינו כגון:
- גלוטמין;
- aspartic;
- pyrrolidine-α-carboxylic (proline);
- 2-amino-5-guanidinepentanoic (arginine);
- 2-aminopropane (אלנין);
- 2-amino-4-methylpentanoic (לאוצין).
מאפיינים ותכונות
הידרוליזטים של חלבונים הם בעלי המאפיינים הביולוגיים הבאים:
- פיזיולוגיה גבוהה;
- עיכול טוב עם מסלולי ניהול שונים;
- ללא רעילות, אנטיגניות, תגובות אלרגיות;
- טבע לא הורמונלי של תרכובות.
הקריטריונים הפיזיקליים והכימיים העיקריים לשימוש בחומרים אלה הם:
- צמיגות;
- היכולת להתמוסס במים;
- emulsification;
- ג'ל וקצף.
פרמטרים אלה תלויים בסוג חומר ההזנה, שיטת הפיצול, הריאגנטים המשמשים, תנאי התהליך הטכנולוגי. התכונות הבאות אופייניות לסוגים מסוימים של הידרוליזטים:
- מוצרי הידרוליזה של סויה מסיסים בצורה גרועה ב-pH=4-5.5;
- מי גבינה, קזאין, בשרהידרוליזטים מפגינים יציבות תרמית טובה בנוכחות מלחי מתכת דו ערכיים כשהם מחוממים ל-130 מעלות צלזיוס;
- תרכובות המופקות מפסולת דגים מסיסות מאוד אפילו בשיעורי פירוק נמוכים;
- הידרוליזה עמוקה המשמשת לייצור ניסוחים היפואלרגניים מביאה לאובדן כמעט מוחלט של תכונות מתחלב (למעט הידרוליזטים המבוססים על חלבון דגים);
- בנוכחות מלחי מתכת אלקלית ניטרליים, המסיסות של חומרי חלבון משתנה (לדוגמה, יוני אשלגן מובילים להגדלתו);
- צמיגות ההידרוליזטים נמוכה בהרבה בהשוואה לחלבונים המקוריים, וכאשר הם מחוממים, לא מתרחשת היווצרות של מבני ג'ל. זה משפיע לטובה על יצירת מוצרי מזון עם תכולה גבוהה של תרכובות חנקן יקרות ערך.
צפיות
הידרוליזטים של חלבונים מסווגים לפי 2 קריטריונים עיקריים. כלומר:
- לפי סוג חומרי גלם - דגים, סויה, מוצרי חלב, קזאין, מי גבינה, סויה, בשר, ביצה. הידרוליזה של פסולת חלבון מתעשיות שונות היא אחת הדרכים היעילות ביותר למחזר אותה.
- לפי שיטת העיבוד - דרגת מחשוף עמוקה, בינונית (5-6 ימים) ונמוכה (5-72 שעות) (תכולת חומצות אמינו של לפחות 50, 25 ו-15%, בהתאמה).
תרכובות המבוססות על חלב פרה (חלבון מלא, חלב מכורבל או מי גבינה) המתקבלות על ידי עיכול אנזימטי משמשות לרוב לייצור תזונה קלינית וחומרים טיפוליים. הידרוליזטים של חלבון מן החי משמשים במיקרוביולוגיה, וירולוגיה, רפואה וטרינרית. מוצרי סויה הם גם היפואלרגניים והיפוכולסטרולמיים.
הידרוליזטים של חלבון מי גבינה הם בעלי הרכב חומצות אמינו קרוב לזה של רקמת השריר האנושית, ומבחינת מספר חומצות האמינו החיוניות הם עולים על כל סוגי חומרי הגלם האחרים ממקור מן החי והצומח.
קבל
ישנן 3 דרכים עיקריות לייצר תרכובות אלה:
- הידרוליזה חומצית באמצעות חומצה הידרוכלורית או גופרתית כזרז. התהליך מתרחש כאשר מחומם ל-100-130 מעלות צלזיוס ולחץ של 2-3 אטמוספרות. שיטה זו היא הנפוצה ביותר, שכן היא משיגה מידה עמוקה של פיצול ומבטלת את הסיכון לזיהום חיידקי. משך התגובה 3-24 שעות.היעילות הטובה ביותר היא ביחס לחלבונים פיברילרים. החיסרון בשיטה זו הוא שהרבה חומצות אמינו וויטמינים יקרי ערך נהרסים ונוצרים תוצרי לוואי רעילים הדורשים טיהור נוסף.
- הידרוליזה אלקלית. שיטה זו משמשת לעתים רחוקות יותר (בעיקר בעיבוד של רכיכות ודגים), מכיוון שיש המרה לא רצויה של חומצות אמינו, נוצרות לנטיביוטיקה (פוליפפטידים אנטי-מיקרוביאליים ממקור חיידקי).
- הידרוליזה אנזימטית. משולל את החסרונות של שתי הטכנולוגיות הקודמות ובעל יעילות גבוהה. התהליך מתרחש בטמפרטורה נמוכה (25-50 מעלות צלזיוס), החומציות של המדיום קרובה לנייטרלי, ולחץ אטמוספרי. זה מאפשר לך לשמור את המספר הגדול ביותר של רכיבים פעילים ביולוגית.
החומרים הבאים משמשים כאנזימים:
- פנקריאטין עיכול, טריפסין, כימוטריפסין (יעיל במיוחד בעיבוד בשר ודם);
- תרכובות צמחיות: פיצין, פפאין, ברומלין;
- אנזימים חיידקיים: פרוטוסובליטין, rapidose;
- חומרים מסונתזים באמצעות תרביות פטרייתיות: פרוטוריזנים, רימופרוטאינים, חלבונים ואחרים.
הידרוליזט חלבון מלא מכיל סט שלם של חומצות אמינו ביחס אופטימלי, החשוב במיוחד למטרות תזונתיות, רפואיות וטרינריות. הרכב כזה ניתן להשיג על ידי עיבוד עמוק של חומרי גלם, על ידי הרתחת התמיסה במשך שעות רבות בנוכחות זרזים חומציים.
Application
הידרוליזטים של חלבונים משמשים בתעשיות כגון:
- רפואי (ייצור תרופות, תזונה קלינית למניעת מחסור בחלבון, טיפול בפתולוגיות של שריר-שלד ורקמת החיבור, הפרעות מטבוליות).
- מזון (ייצור של בשרים מעובדים, ג'לטין, יינות, סרטים וציפויים אכילים, שימורי דגים, רטבים, מוצרי מאפה, תוספי מזון עתירי קלוריות לספורטאים).
- Microbiological (ייצור של אמצעי תרבית אבחנתיים).
- ייצור פיד מעורב.
חקלאות
כתוסף מזון, חלבון מבצע הידרוליזה מבשר,דגים, דם וחלב מיושמים במקרים הבאים:
- כדי להגביר חסינות לא ספציפית בחיות מוחלשות וחולות;
- כדי להשיג עלייה נוספת במשקל;
- כאדפטוגן במצבי לחץ ובנוכחות גורמי סיכון (תחלואה ותמותה גבוהים בקרב ציפורים ובעלי חיים);
- להפרעות מטבוליות ועיכובים התפתחותיים.
בנוסף, הזנות מועשרות יכולות לשפר את איכות הפרווה בבעלי חיים נושאי פרווה.
פורמולות חלב: הידרוליזטים של חלבון במזון לתינוקות
חלב פרה, שהוא חומר הגלם העיקרי לפורמולת תינוקות להנקה מלאכותית, עלול לגרום לתגובות אלרגיות. חלבוני מי גבינה מולקולריים גבוהים, אלפא-לקטואלבומין, בטא-לקטוגלובולין וקזאין, הם הפעילים ביותר מבחינה זו.
הדרך היעילה ביותר להפחתת האלרגניות לחלב כיום היא להשיג הידרוליזטים של חלבון חלב באמצעות אנזימים וסינון האולטרה שלהם לאחר מכן. תערובות כאלה מכילות פפטידים במשקל מולקולרי נמוך עם משקל מולקולרי של פחות מ-1500 D, והסבילות שלהם בקרב ילדים עם אלרגיות היא לפחות 90%.
לפי סוג החלבון המשמש לייצור מוצר החלב, התערובות מחולקות לקזאין, מי גבינה (הנפוץ ביותר), סויה ומעורבב. הם נרשמים גם לחוסר ספיגה של חומרים מזינים במעיים ולמניעת אלרגיות למזון.
