Гидролиз белков является актуальным направлением биотехнологии. Продукты гидролиза - аминокислоты и пептиды - широко используются в медицине, ветеринарии, пищевой промышленности и других отраслях.
Сущность гидролиза белков
Гидролиз белков - это процесс расщепления белковых молекул до аминокислот и пептидов с помощью воды. Происходит разрыв пептидных связей между аминокислотными остатками с образованием низкомолекулярных соединений.
Гидролиз белка имеет ступенчатый характер: сначала образуются крупные фрагменты, затем более мелкие пептиды и в конечном итоге отдельные аминокислоты.
Конечными продуктами полного гидролиза белков являются свободные α-аминокислоты. Частичный гидролиз позволяет получить пептиды различной длины цепи и комплекс аминокислот.
Гидролиз белков имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами получения аминокислот:
- возможность регулирования глубины расщепления белка
- относительная простота и доступность
- высокий выход целевых продуктов
- экологичность процесса
Способы гидролиза белков
Существует несколько основных способов гидролиза белков:
- Щелочной гидролиз
- Кислотный гидролиз
- Ферментативный гидролиз
При щелочном гидролизе в качестве реагента используются растворы щелочей, чаще всего гидроксида натрия. Процесс проводится при высокой температуре. Этот способ имеет ряд недостатков:
- образование токсичных продуктов (лантионин, лизиноаланин)
- разрушение некоторых аминокислот (аргинин, лизин, цистин)
Поэтому щелочной гидролиз практически не применяется для получения белковых гидролизатов в настоящее время.
Наиболее распространен кислотный гидролиз с использованием серной, соляной или других кислот. Процесс проводится при высокой температуре и давлении. Этот способ также имеет некоторые недостатки:
- разрушение части аминокислот (триптофан)
- дезаминирование аспарагина и глутамина
- образование побочных продуктов
Тем не менее, кислотный гидролиз широко используется для производства медицинских препаратов, поскольку позволяет достичь высокой степени очистки конечного продукта.
Наиболее перспективным считается ферментативный гидролиз с использованием протеолитических ферментов. Этот процесс протекает в мягких условиях, позволяет сохранить все аминокислоты и обеспечивает высокое качество продукта. К недостаткам можно отнести более высокую стоимость ферментов.
Для выбора оптимального способа гидролиза следует учитывать цели и задачи, а также требования к конечному продукту. Для получения высокоочищенных соединений для медицинского применения чаще используют кислотный гидролиз и последующую очистку. В пищевой промышленности предпочтительнее ферментативный способ, обеспечивающий сохранность пищевой ценности.
Использование продуктов гидролиза белков
Аминокислоты и пептиды, получаемые в результате гидролиза белков, находят широкое применение в различных областях.
В медицине гидролизаты используются в качестве плазмозамещающих растворов, для парентерального и энтерального питания. Популярны инфузионные препараты на основе белковых гидролизатов - аминокровин, гемодез, аминоплазмаль и другие.
В ветеринарии гидролизаты применяются для повышения иммунитета животных, лечения заболеваний печени, почек и других органов. Особенно эффективно использование пептидных препаратов.
В пищевой промышленности на основе гидролизатов производятся соусы, подсластители, ароматизаторы, детское и спортивное питание. Гидролизаты придают продуктам приятный вкус.
Использование продуктов гидролиза белков
Помимо традиционных областей применения, аминокислоты и пептиды, получаемые в результате гидролиза белков, активно используются в косметологии.
Применение гидролизатов в косметологии
Благодаря высокой биодоступности и способности увлажнять кожу, гидролизаты коллагена и эластина широко используются в производстве кремов и сывороток для лица. Коллагеновые гидролизаты стимулируют синтез собственного коллагена кожей, разглаживают морщины.
Также популярно применение гидролизатов кератина. Они активно увлажняют кожу, восстанавливают липидный барьер, повышают эластичность и упругость.
Перспективы применения гидролизатов
В будущем ожидается расширение использования белковых гидролизатов в фармацевтической промышленности. Аминокислоты и пептиды могут выступать в качестве действующих веществ лекарственных препаратов.
Улучшение технологии гидролиза белков
Активно ведутся работы по совершенствованию существующих и разработке новых эффективных методов гидролиза белков. Особое внимание уделяется повышению степени очистки конечных продуктов, увеличению выхода целевых соединений, снижению стоимости процесса.
Расширение сырьевой базы
Перспективным направлением является вовлечение новых источников дешевого высококачественного белкового сырья, в том числе отходов пищевой и перерабатывающей промышленности. Это позволит удешевить производство гидролизатов.
Создание функциональных продуктов на основе гидролизатов
Ведутся разработки инновационных продуктов с заданными свойствами на основе аминокислот и пептидов, полученных гидролизом белков. Это позволит расширить области применения продуктов гидролиза белков.
