vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2020-4-213-218vguit-2654Research ArticleПищевая биотехнологияFood biotechnologyАнтиоксидантная активность гидролизата сывороточных белковAntioxidant activity of whey proteins hydrolysatehttps://orcid.org/0000-0002-3474-2534МельниковаЕ. И.MelnikovaE. I.

д.т.н., профессор, кафедра технологии продуктов животного происхождения, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия

Dr. Sci. (Engin.), professor, animal-derived food technology department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia

melnikova@molvest.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5053-2273БогдановаЕ. В.BogdanovaE. V.

к.т.н., доцент, кафедра технологии продуктов животного происхождения, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия

Cand. Sci. (Engin.), associate professor, animal-derived food technology department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia

ek-v-b@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2826-4748КорнееваЯ. А.KorneevaY. A.

студент, кафедра технологии продуктов животного происхождения, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия

student, animal-derived food technology department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia

yana.korneeva05@inbox.ruВоронежский государственный университет инженерных технологийРоссияVoronezh State University of Engineering TechnologiesRussian Federation202011012021824213218Copyright © Мельникова Е.И., Богданова Е.В., Корнеева Я.А., 20212021Мельникова Е.И., Богданова Е.В., Корнеева Я.А.Melnikova E.I., Bogdanova E.V., Korneeva Y.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/2654

Самой высокой биологической ценностью среди всех белков характеризуются сывороточные, основным недостатком их применения в пищевых технологиях является наличие в молекулах антигенных эпитопов, способных вызывать аллергические реакции в организме человека. Наиболее эффективный способ снижения аллергенности сывороточных белков – их ферментативный гидролиз, приводящий к разрушению антигенных участков и высвобождению биологически активных пептидов, в том числе с антиоксидантным действием. Цель проведенных исследований – определение эффективности гидролиза сывороточных белков в ультрафильтрационном концентрате (УФ-концентрате) подсырной сыворотки для снижения его аллергенности, а также установление антиоксидантной активности полученного гидролизата. Экспериментальные исследования проводили в центре коллективного пользования «Структурно-функциональные исследования белков и РНК» ФГБУН «Институт белка Российской академии наук», а также «Контроль и управление энергоэффективных проектов» ФГБОУ ВО ВГУИТ. Оценка эффективности воздействия на сывороточные белки УФ-концентрата подсырной сыворотки проведена по молекулярно-массовому распределению, длине и заряду продуктов гидролиза. В полученном гидролизате обнаружены производные ?-лактоглобулина, содержащие от 5 до 17 аминокислотных остатков с молекулярной массой от 561 до 1943 Да. При этом гидролиз позволил увеличить долю короткоцепочечных пептидов, в том числе с антиоксидантными свойствами. В результате протеолиза сывороточных белков в УФ-концентрате подсырной сыворотки его антиоксидантная активность увеличилась в 2 раза. Степень гидролиза основного аллергенного белка – ?-лактоглобулина – составила 90–91%. Полученный гидролизат сывороточных белков может быть рекомендован для применения в технологии различных ассортиментных групп молочных продуктов диетического питания со сниженной аллергенностью и антиоксидантным действием.

Whey proteins has the highest biological value among all proteins, but the main disadvantage of their use in food technologies is the presence of antigenic epitopes in the molecules that can cause allergic reactions in the human body. The most efficient way to reduce the allergenicity of whey proteins is their enzymatic hydrolysis, which leads to the destruction of antigenic sites and the release of biologically active peptides, including those with antioxidant effects. The purpose of the research is the determination of the whey proteins hydrolysis efficiency in an ultrafiltration concentrate (UF-concentrate) of cheese whey to reduce its allergenicity, as well as to establish the antioxidant activity of the obtained hydrolysate. The experimental studies were carried out at the Core Facilities Centre "Structural and Functional Research of Proteins and RNA" at the FSBSI "Institute of Protein of the Russian Academy of Sciences", as well as "Control and Management of Energy-efficient Projects" at FSBEI HE VSUET. Evaluation of the effectiveness of exposure to whey proteins in the UF-concentrate of cheese whey was carried out by the molecular weight distribution, length and charge of hydrolysis products. ?-lactoglobulin’s derivatives containing from 5 to 17 amino acid residues with a molecular weight of 561 to 1943 Da were found in the finishing hydrolysate. At the same time, hydrolysis made it possible to increase the mass fraction of short-chain peptides, including those with antioxidant properties. As a result of the whey proteins proteolysis in the UF-concentrate of cheese whey, its antioxidant activity increased by 2 times. The degree of hydrolysis of the main allergenic protein, ?-lactoglobulin, was 90-91%. The obtained hydrolysate of whey proteins can be recommended for use in the technology of various assortment groups of dairy products for dietary food with reduced allergenicity and antioxidant effect.

аллергенностьсывороточные белкимолокопротеолизантиоксидантные свойствапептидыallergenicitywhey proteinsmilkproteolysisantioxidant propertiespeptidesReferencesEl-Sayed M., Awad S. Milk Bioactive Peptides: Antioxidant, Antimicrobial and Anti-Diabetic Activities // Advances in Biochemistry. 2019. V. 7. № 1. P. 22–33. doi: 10.11648/j.ab.20190701.15El-Sayed M., Awad S. Milk Bioactive Peptides: Antioxidant, Antimicrobial and Anti-Diabetic Activities. Advances in Biochemistry. 2019. vol. 7. no. 1. pp. 22–33. doi: 10.11648/j.ab.20190701.15Тихомирова Н.А. Специализированная пищевая продукция: качество и безопасность // Молочная промышленность. 2017. № 6. С. 38–42.Tikhomirova N.A. Specialized food products: quality and safety. Dairy industry. 2017. no 6. pp. 38–42. (in Russian).Knowles S., Gilmartin S., Arranz E., O’Brien N. et al. Effect of bioavailable whey peptides on C2C12 muscle cells // Proceedings. 2019. V. 11. № 35. doi:10.3390/proceedings2019011035Knowles S., Gilmartin S., Arranz E., O’Brien N. et al. Effect of bioavailable whey peptides on C2C12 muscle cells. Proceedings. 2019. vol. 11. no. 35. doi:10.3390/proceedings2019011035Neto Y.A.A.H., Rosa J.C., Cabral H., Peptides with antioxidant properties identified from casein, whey, and egg albumin hydrolysates generated by two novel fungal proteases // Preparative Biochemistry & Biotechnology. 2019. V. 49. P. 639–648. doi: 10.1080/10826068.2019.1566147Neto Y.A.A.H., Rosa J.C., Cabral H., Peptides with antioxidant properties identified from casein, whey, and egg albumin hydrolysates generated by two novel fungal proteases. Preparative Biochemistry & Biotechnology. 2019. vol. 49. pp. 639–648. doi: 10.1080/10826068.2019.1566147Corrochano A.R., Buckin V., Kelly P.M., Giblin L. Invited review: Whey proteins as antioxidants and promoters of cellular antioxidant pathways // Journal of Dairy Science. 2018. V. 101. P. 4747–4761. doi: 10.3168/jds.2017–13618Corrochano A.R., Buckin V., Kelly P.M., Giblin L. Invited review: Whey proteins as antioxidants and promoters of cellular antioxidant pathways. Journal of Dairy Science. 2018. vol. 101. pp. 4747–4761. doi: 10.3168/jds.2017–13618Мельникова Е.И., Богданова Е.В., Багацкая М.И. Белковая композиция для кисломолочных напитков // Молочная промышленность. 2012. № 10. С. 66.Melnikova E.I., Bogdanova E.V., Bagatskaya M.I. Protein composition for fermented milk drinks. Dairy industry. 2012. no 10. pp. 66. (in Russian).Агаркова Е.Ю., Рязанцева К.А., Кручинин А.Г. Белки молочной сыворотки как источник антиоксидантных пептидов // Сыроделие и маслоделие. 2020. № 2. С. 57–58. doi: 10.31515/2073–4018–2020–2–55–56.Agarkova E.Yu., Ryazantseva K.A., Kruchinin A.G. Whey proteins as a source of antioxidant peptides. Cheese and butter making. 2020. no 2. pp. 57–58. doi: 10.31515/2073–4018–2020–2–55–56 (in Russian).Будкевич Р.О., Чаликова А.В., Емельянов С.А., Слюсарев Г.В. Антиоксидантная активность гидролизатов сыворо-точных белков молока, полученных с применением фермента пепсина // Вестник АПК Ставрополья. 2015. № 3 (19). С. 18–21.Budkevich R.O., Chalikova A.V., Emel'yanov S.A., Slyusarev G.V. Antioxidant activity of milk whey protein hydrolysates obtained with the use of pepsin enzyme. Bulletin of the Stavropol agro-industrial complex. 2015. no 3 (19). pp. 18–21. (in Russian).Головач Т.Н., Тарун Е.И., Дудчик Н.В., Романович Р.В. и др. Характеристика биологически активных гидролизатов белков молочной сыворотки и молозива // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук. 2018. Т. 63. № 4. С. 409–418.Golovach T.N., Tarun E.I., Dudchik N.V., Romanovich R.V. et al. Characteristics of biologically active hydrolysates of whey and colostrum proteins. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Biological Sciences Series. 2018. vol. 63. no. 4. pp. 409–418. (in Russian).Метель В.С., Куликова И.К., Анисимов Г.С., Евдокимов И.А. Исследование полипептидных фракций пермеата обезжиренного молока, полученного методом ультрафильтрации // Пищевая промышленность: наука и технологии. 2019. Т. 12. № 1 (43). С. 80–85.Metel' V.S., Kulikova I.K., Anisimov G.S., Evdokimov I.A. Investigation of polypeptide fractions of skimmed milk permeate obtained by ultrafiltration. Food Industry: science and technology. 2019. vol. 12. no. 1 (43). pp. 80–85. (in Russian).Giblin L., Yal??n A.S., Bi?im G., Kr?mer A.C. et al. Whey proteins: Targets of oxidation, or mediators of redox protection // Free Radical Research. 2019. V. 53. P. 1136–1152. doi: 10.1080/10715762.2019.1632445Giblin L., Yal??n A.S., Bi?im G., Kr?mer A.C. et al. Whey proteins: Targets of oxidation, or mediators of redox protection. Free Radical Research. 2019. vol. 53. pp. 1136–1152. doi: 10.1080/10715762.2019.1632445Rosa L.O. Lopes da, Santana M.C., Avezedo T.L., Br?gida A.I.S. et al. A comparison of dual-functional whey hydrolysates by the use of commercial proteases // Food Science and Technology. 2018. V. 38. P. 31–36. doi: 10.1590/fst.08417Rosa L.O. Lopes da, Santana M.C., Avezedo T.L., Br?gida A.I.S. et al. A comparison of dual-functional whey hydrolysates by the use of commercial proteases. Food Science and Technology. 2018. vol. 38. pp. 31–36. doi: 10.1590/fst.08417Borisenko A.A., Bratsikhin A.A., Khramtsov A.G., Borisenko A.A. et al. Impact of dispersion medium on functional properties of the proteins // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2018. V. 9. № 1. P. 296–300.Borisenko A.A., Bratsikhin A.A., Khramtsov A.G., Borisenko A.A. et al. Impact of dispersion medium on functional properties of the proteins. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2018. vol. 9. no. 1. pp. 296–300.Абабкова А.А., Новокшанова А.Л., Фатеева Н.В. Экономическая целесообразность производства пробиотических напитков с гидролизатом сывороточных белков // Молочная промышленность. 2020. № 12. С. 22–23. doi: 10.31515/1019–8946–2020–12–22–23Ababkova A.A., Novokshanova A.L., Fateeva N.V. Economic feasibility of probiotic beverages with whey protein hydrolysate production. Dairy industry. 2020. no. 12. pp. 22–23. doi: 10.31515/1019–8946–2020–12–22–23 (in Russian).Станиславская Е.Б., Пономарев А.Н., Мельникова Е.И., Гребенщиков А.В. Антиоксидантная активность продуктов модификации молочной сыворотки // Молочная промышленность. 2017. № 11. С. 50–52.Stanislavskaya E.B., Ponomarev A.N., Melnikova E.I., Grebenshchikov A.V. The antioxidant activity of the whey modification products. Dairy industry. 2017. no. 11. pp. 50–52. (in Russian).Kleekayai T., Le Gouic A.V., Deracinois B., Cudennec B. et al. In vitro characterisation of the antioxidative properties of whey protein hydrolysates generated under pH – and non pH-controlled conditions // Foods. 2020. V. 9. № 582. doi:10.3390/foods9050582/Kleekayai T., Le Gouic A.V., Deracinois B., Cudennec B. et al. In vitro characterisation of the antioxidative properties of whey protein hydrolysates generated under pH – and non pH-controlled conditions. Foods. 2020. vol. 9. no. 582. doi:10.3390/foods9050582/O’Keeffe M.B., Conesa C., FitzGerald R.J. Identification of angiotensin converting enzyme inhibitory and antioxidant peptides in a whey protein concentrate hydrolysate produced at semi-pilot scale // International Journal of Food Science & Technology. 2017. V. 52. P. 1751–1759. doi: 10.1111/ijfs.13448O’Keeffe M.B., Conesa C., FitzGerald R.J. Identification of angiotensin converting enzyme inhibitory and antioxidant peptides in a whey protein concentrate hydrolysate produced at semi-pilot scale. International Journal of Food Science & Technology. 2017. vol. 52. pp. 1751–1759. doi: 10.1111/ijfs.13448Mann B., Kumari A., Kumar R., Sharma R. et al. Antioxidant activity of whey protein hydrolysates in milk beverage system // Journal of Food Science and Technology. 2015 V. 52. № 6. P. 3235–3241. doi: 10.1007/s13197–014–1361–3Mann B., Kumari A., Kumar R., Sharma R. et al. Antioxidant activity of whey protein hydrolysates in milk beverage system. Journal of Food Science and Technology. 2015. vol. 52. no. 6. pp. 3235–3241. doi: 10.1007/s13197–014–1361–3

The authors declare that there are no conflicts of interest present.