Альтернативные протеины: влияние структуры на функционально-технологические свойства и биологические функции

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-26-00277

НазваниеАльтернативные протеины: влияние структуры на функционально-технологические свойства и биологические функции

Руководитель Корнеева Ольга Сергеевна, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" , Воронежская обл

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-302 - Функциональные и специальные продукты питания

Ключевые слова амарант, высокобелковый жмых, изолят белка, растительный протеин, биоактивные пептиды, промышленная конопля, ферментативный гидролиз, альтернативный белок

Код ГРНТИ62.09.37

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В современном мире постоянно растет потребность в белках и продуктах на их основе. По данным ВОЗ, более 60 % человечества не получают достаточного количества белка, что приводит к нарушению динамического равновесия метаболических процессов с участием белков. В настоящее время объем мирового рынка растительных белков ежегодно растет в среднем на 10,1% в год. В России более 80% потребления изолятов и концентратов соевого белка имитируют мясо и молочные продукты, в том числе он входит с состав детского питания и некоторых марок молока. В России соевый белок в виде концентратов и изолятов не вырабатывают. Для удовлетворения потребности промышленности и населения в концентратах, изолятах белка их ввозят из других стран. Таким образом, мировой спрос на растительные белки увеличивается из года в год, в связи с чем поиск новых альтернативных источников белка и разработка эффективных технологий их получения является актуальной задачей. Одной из таких культур в последние годы является амарант (Amaránthus). – источник сбалансированного белка. Зерно амаранта обладает прекрасным химическим составом с высокой концентрацией белков (13%-19%), что выше, чем в зерновых, Белки амаранта сбалансированы по количеству незаменимых аминокислот, таких как лизин и серосодержащие аминокислоты, которые, соответственно, не содержатся в традиционных злаковых и бобовых культурах. Белки амаранта имеют высокую перевариваемость (90%). Протеин, содержащийся в амаранте, входит в число лучших белков растительного происхождения и по аминокислотному составу превосходит соевый белок. По сбалансированности аминокислотного состава амарант приближается к идеальному белку, и если оценить идеальный белок (близкий к яичному) в 100 баллов, то соевый белок будет иметь – 73 балла, ячмень – 62, пшеница – 58, а амарант - 75 баллов. Следует особо отметить отсутствие ГМО в семенах и зеленой массе амаранта, что является сильным конкурентным преимуществом на современном рынке. Благодаря высокой концентрации белка, амарант может быть источником биоактивных пептидов, которые в результате ферментативного пищеварения могут выступать как физиологические модуляторы метаболизма.. В России рынок активных пептидов находится в настоящее время в зачаточном состоянии. Второй, давно заброшенной культурой, но при этом обладающей уникальным биостатусом, является конопля. Конопля (Cannabis sativa L.), традиционно выращиваемая для промышленного использования и собираемая для получения волокон и семян, в последние годы вызвала большой интерес как экологически чистая культура. В последнее время жмыхи семян конопли начали использовать в различных пищевых продуктах. Пищевые продукты на основе конопли считаются менее аллергенными, чем продукты из других съедобных семян. Семена конопли содержат в своем составе до 21 % белка, концентрация которого после холодного отжима масла увеличивается в шроте до 38-39,5 %. По этой причине усилился интерес к производству конопли за рубежом. Альбумин конопляного белка является сходным по своему составу с яичным белком. Кроме того, альбумин отлично усваивается человеческим организмом и является самым лучшим средством для выведения из организма свободных радикалов, превращающихся при благоприятных условиях в раковые клетки. Известно, что конфигурация белковой молекулы, наличие антипитательных и сопутствующих веществ (ингибиторов пищеварительных ферментов, пищевых волокон, дубильных веществ, фитатов) существенно снижают биодоступность аминокислот. Таким образом, процесс получения изолята белка влияет на функциональные свойства экстрагированных белков и до конца не исследован. В связи с этим, изучение условий изоляции имеет большое значение для уменьшения нежелательных последствий и улучшения функционально-технологических свойств растительных белков. Учитывая, что готовые белковые композиции удобно использовать в рецептурах пищевых продуктов в качестве самостоятельных ингредиентов, актуальны технологии двух-или многокомпонентных композитов с заданными функциональными, технологическими и пищевыми свойствами. Преимуществами композитов, в том числе с биологически активными веществами, являются их регулируемый состав и свойства для использования в продуктах функционального или лечебно - профилактического назначения. В ходе реализации проекта будет использовано сочетание современных методов изучения белкового комплекса из жмыха амаранта и конопли, оптимизации способов выделения белкового изолята, получения биоактивных пептидов а также методов исследования полученных белковых продуктов. Планируется выделить белковую фракцию путем экстракции из жмыха амаранта и конопли при оптимальных условиях процесса; путем ферментативного гидролиза с применением коммерческих амилолитических ферментов с различной специфичностью провести биодеградацию углеводной составляющей, удалить антипитательные вещества из протеинового изолята биокаталитическим способом, провести очистку и фракционирование белкового изолята с помощью колоночной хроматографии и мембранными методами соответственно. Учитывая, что функционально-технологические и биологические свойства белка зависят от его структуры, в проекте планируется определить фракционный состав белков, молекулярную массу, аминокислотный состав, структурные особенности протеинового изолята и его фракций. Планируется получить активные пептиды из белкового изолята путем биокатализа коммерческими протеазами. Разделение и очистку полученных активных пептидов предполагается проводить хроматографическими методами, анализ их аминокислотной последовательности – методом масс-спектрометрии. Биологическая активность и усвояемость полученных пептидов в зависимости от их структуры планируется исследовать в опытах in vivo на опытной партии мышей. Впервые будут изучены фармако-токсикологические, иммунобиологические, адаптогенные и стимулирующие свойства разрабатываемого белкового изолята и активных пептидов амаранта. Полученный растительный изолят белка с высоким содержанием незаменимой аминокислоты лизина и альбумина, сходного по составу с яичным белком, может найти применение в пищевой промышленности, кормопроизводстве, аквакультуре, в фармацевтической промышленности и в производстве спортивного питания как заменитель казеинового протеина и дорогостоящего соевого изолята.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Мещерякова О.Л., Василенко Л.И., Губин А.С., Свиридова Т.В., Корнеева О.С. Анализ аминокислотного состава и структуры изолятов белка амаранта при различных условиях его выделения Сорбционные и хроматографические процессы. (год публикации - 2022)

2. О.С. Корнеевой, Л.И. Василенко, О.Л. Мещеряковой, А.А. Берестового, Исува М. М. Конопляный белок: получение и функциональнотехнологические свойства Вестник ВГУИТ (год публикации - 2022)

3. Корнеева О.С., Василенко Л.И., Мещерякова О.Л., Лопатина А.А. ИЗУЧЕНИЕ БИОДЕГРАДАЦИИ БАЛЛАСТНЫХ ПОЛИМЕРОВ КОНОПЛЯНОГО ШРОТА В РЕЗУЛЬТАТЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТОВ, ОБЛАДАЮЩИХ АМИЛОЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ сборник статей VIII Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности: наука, образование и производство» (год публикации - 2022)

4. Meshcheryakova O.L., Sviridova T.V., Anokhina E.P., Korneeva O.S. Bioactive peptides of amaranth: isolation and determination of antioxidant and hypocholesterolemic properties AFE-2023, E3S Web of Conferences 462, 02051 (2023) (год публикации - 2023)
10.1051/e3sconf/202346202051

5. О.Л. Мещерякова, Л.И. Василенко, О.С. Корнеева Ферментативная модификация изолята белка амаранта для улучшения функциональных свойств и использования в пищевых целях Актуальная биотехнология, Актуальная биотехнология. №4, 2023. С. 46-47. (год публикации - 2023)
10.20914/2304-4691-2023-4-46-47

6. Корнеева О.С., Василенко Л.И., Мещерякова О.Л., Лопатина А.А. Изучение биодеградации балластных полимеров конопляного шрота в результате воздействия ферментов, обладающих амилолитической активностью Сборник материалов VIII Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности: наука, образование и производство», Инновационные технологии в пищевой промышленности: наука, образование и производство. VIII Международная научно-техническая конференция. Воронеж. гос. ун-т инж. технол., 2023. С. 308-311. (год публикации - 2023)

7. О. С. Корнеева, Л. И. Василенко, О. Л. Мещерякова, А. А. Берестовой, М. М. Исува Конопляный белок: получение и функционально-технологические свойства ВЕСТНИК ВОРОНЕЖСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2023;85(2):170-177. (год публикации - 2023)

8. Мещерякова О.Л., Бугрова А.E, Кононихин А.C, Карташова О.А., Корнеева О.С. Масс-спектрометрический анализ концентратов растительных белков Сорбционные и хроматографические процессы (год публикации - 2023)

9. Василенко Л.И., Мещерякова О.Л., Берестовой А.А., Копылов М.В., Забара Н.Г. Ферментативный гидролиз балластных полимеров с последующим получением концентратов белков методом ультрафильтрации Технология органических веществ : материалы 87-й научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов, Минск, 31 января - 17 февраля 2023 г., В сборнике: Технология органических веществ. Материалы 87-й научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов (с международным участием). Отв. за издание И.В. Войтов. Минск, 2023. С. 441-444. (год публикации - 2023)

Публикации