Ферментативное дегликозилирование соевых белков как способ повышения эффективности их гидролиза

Цели. В настоящее время гидролизаты соевых белков находят широкое применение в пищевой промышленности, медицине, рыбоводстве, птицеводстве и животноводстве. Наиболее эффективным способом их получения является ферментативный гидролиз. Однако даже при оптимальных параметрах протеолиза не всегда возможно достичь требуемой степени гидролиза, поэтому для более интенсивного расщепления соевых белков используют различные технологические подходы: внесение нескольких ферментных препаратов и предварительную обработку белкового субстрата. β-Конглицинин — один из основных белков сои — представляет собой гликопротеин, углеводная часть которого состоит преимущественно из маннозных остатков. Предполагаем, что дегликозилирование β-конглицинина ферментным препаратом с маннаназной активностью в качестве предварительной обработки соевого субстрата приведет к изменению структуры его белковой части за счет разрушения углеводного компонента и позволит повысить доступность пептидных связей к действию протеолитических ферментов. Таким образом, целью работы является изучение влияния ферментативного дегликозилирования на эффективность гидролиза соевых белков.

Методы. Дегликозилирование β-конглицинина, гидролиз полисахаридов и липидов проводили ферментным препаратом «Комплекс-концентрат» (ООО «Фермент», Республика Беларусь). Гидролиз белков осуществляли ферментным препаратом «Протозим С330» (ООО «Фермент», Республика Беларусь). Образование редуцирующих сахаров подтверждали методом Миллера. Степень гидролиза белков определяли pH-статическим методом. Молекулярно-массовое распределение пептидных фракций анализировали методом жидкостной гель-хроматографии низкого давления на колонке с гелем Sephadex^® G-50 Medium. Компьютерную обработку профиля элюирования пептидных фракций выполняли в программе OriginPro 8.5.1 с помощью функции Гаусса.

Результаты. Установлено, что обработка соевой муки ферментным препаратом «Комплекс-концентрат» (фермент-субстратное соотношение 1 : 40, гидромодуль 1 : 10) способствует расщеплению как свободных олиго- и полисахаридов, так и углеводного компонента β-конглицинина. Протеолиз ферментным препаратом «Протозим С330» (фермент-субстратное соотношение 1 : 20, рН 7.5, 50°C, 3.5 ч) после 20-часового дегликозилирования приводит к получению продукта со степенью гидролиза 56.3%. При этом содержание низкомолекулярных пептидов в соевом гидролизате составляет 83.9%. Показано, что протеолиз без ферментативного разрушения углеводной части β-конглицинина характеризуется степенью гидролиза 9.2%.

Выводы. Применение ферментативного дегликозилирования β-конглицинина в качестве предварительной обработки позволяет существенно повысить степень гидролиза соевых белков.

1. Brumă M., Banu I., Vasilean I., Grigore-Gurgu L., Dumitrașcu L., Aprodu I. Influence of soy protein hydrolysates on thermo-mechanical properties of glutenfree flour and muffin quality. Appl. Sci. 2024;14(9):3640. https://doi.org/10.3390/app14093640

2. Daliri E.B.-M., Ofosu F.K., Chelliah R., Park M.H., Kim J.-H., Oh D.-H. Development of a soy protein hydrolysate with an antihypertensive effect. Int. J. Mol. Sci. 2019;20(6):1496. https://doi.org/10.3390/ijms20061496

3. Муранова Т.А., Зинченко Д.В., Мирошников А.И. Гидролизаты соевых белков для стартовых кормов аквакультуры: поведение белков при ферментолизе, композиционный анализ гидролизатов. Биоорганическая химия. 2019;45(4): 380–390. https://doi.org/10.1134/S0132342319030035

4. Peng H., Song X., Chen J., Xiong X., Yang L., Yu C., Qiu M., Zhang Z., Hu C., Zhu S., Xia B., Wang J., Xiong Z., Du L., Yang C. Soybean bioactive peptide supplementation improves gut health and metabolism in broiler chickens. Poult. Sci. 2025;104(2):104727. https://doi.org/10.1016/j.psj.2024.104727

5. Ruckman L.A., Petry A.L., Gould S.A., Kerr B.J., Patience J.F. The effects of enzymatically treated soybean meal on growth performance and intestinal structure, barrier integrity, inflammation, oxidative status, and volatile fatty acid production of nursery pigs. Transl. Anim. Sci. 2020;4(3):txaa170. https://doi.org/10.1093/tas/txaa170

6. Костылева Е.В., Середа А.С., Великорецкая И.А., Курбатова Е.И., Цурикова Н.В. Использование протеолитических ферментов для получения белковых гидролизатов пищевого назначения из вторичного сырья. Вопросы питания. 2023;92(1):116–132. https://doi.org/10.33029/0042-8833-2023-92-1-116-132

7. Barać M.B., Stanojević S.P., Jovanović S.T., Pešić M.B. Soy protein modification: a review. Acta Period. Technol. 2004;2004(35):3–16. https://doi.org/10.2298/APT0435003B

8. Соколов Д.В., Болхонов Б.А., Жамсаранова С.Д., Лебедева С.Н., Баженова Б.А. Ферментативный гидролиз соевого белка. Техника и технология пищевых производств. 2023;53(1): 86–96. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2023-1-2418

9. Knežević-Jugović Z., Culetu A., Mijalković J., Duta D., Stefanović A., Šekuljica N., Đorđević V., Antov M. Impact of different enzymatic processes on antioxidant, nutritional and functional properties of soy protein hydrolysates incorporated into novel cookies. Foods. 2023;12(1):24. https://doi.org/10.3390/foods12010024

10. Dent T., Campanella O., Maleky F. Enzymatic hydrolysis of soy and chickpea protein with Alcalase and Flavourzyme and formation of hydrogen bond mediated insoluble aggregates. Curr. Res. Food Sci. 2023;6:100487. https://doi.org/10.1016/j.crfs.2023.100487

11. Kempka A.P., Honaiser T.C., Fagundes E., Prestes R.C. Functional properties of soy protein isolate of crude and enzymatically hydrolysed at different times. Int. Food Res. J. 2014;21(6):2229–2236.

12. Hrčková M., Rusňáková M., Zemanovič J. Enzymatic hydrolysis of defatted soy flour by three different proteases and their effect on the functional properties of resulting protein hydrolysates. Czech J. Food Sci. 2002;20(1):7–14. https://doi.org/10.17221/3503-CJFS

13. Agrawal R.M., Miller M.J., Singh V., Stein H.H., Takhar P.S. Enzymatic hydrolysis and fermentation of soy flour to produce ethanol and soy protein concentrate with increased polyphenols. J. Am. Oil Chem. Soc. 2022;99(5):379–391. https://doi.org/10.1002/aocs.12573

14. Chen L., Chen J., Ren J., Zhao M. Effects of ultrasound pretreatment on the enzymatic hydrolysis of soy protein isolates and on the emulsifying properties of hydrolysates. J. Agric. Food Chem. 2011;59(6):2600–2609. https://doi.org/10.1021/jf103771x

15. Chen L., Chen J., Ren J., Zhao M. Modifications of soy protein isolates using combined extrusion pre-treatment and controlled enzymatic hydrolysis for improved emulsifying properties. Food Hydrocoll. 2011;25(5):887–897. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2010.08.013

16. Zhao F., Zhang D., Li X., Dong H. High-pressure homogenization pretreatment before enzymolysis of soy protein isolate: the effect of pressure level on aggregation and structural conformations of the protein. Molecules. 2018:23(7):1775. https://doi.org/10.3390/molecules23071775

17. Li C., Tian Y., Han J., Lu Y., Zou M., Jia Y., Wang C., Huang L., Wang Z. An innovative method used for the identification of N-glycans on soybean allergen β-conglycinin. Food Sci. Hum. Wellness. 2023;12(3):842–850. https://doi.org/10.1016/j.fshw.2022.09.025

18. Yang A., Deng H., Zu Q., Lu J., Wu Z., Li X., Tong P., Chen H. Structure characterization and IgE-binding of soybean 7S globulin after enzymatic deglycosylation. Int. J. Food Prop. 2018;21(1): 171–182. https://doi.org/10.1080/10942912.2018.1437628

19. Yolandani, Ma H., Li Y., Liu D., Zhou H., Liu X., Wan Y., Zhao X. Ultrasound-assisted limited enzymatic hydrolysis of high concentrated soy protein isolate: alterations on the functional properties and its relation with hydrophobicity and molecular weight. Ultrason. Sonochem. 2023;95:106414. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2023.106414

20. Miller G.L. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Anal. Chem. 1959;31(3): 426–428. https://doi.org/10.1021/ac60147a030

21. Hou A., Chen P., Shi A., Zhang B., Wang Y.-J. Sugar variation in soybean seed assessed with a rapid extraction and quantification method. Int. J. Agron. 2009;2009:484571. https://doi.org/10.1155/2009/484571

22. Yang C., Liu B., Pan L., Xia D., Sun C., Zheng X., Chen P., Hu H., Zhou Q. Impact of soybean bioactive peptides on growth, lipid metabolism, antioxidant ability, molecular responses, and gut microbiota of oriental river prawn (Macrobrachium nipponense) fed with a low-fishmeal diet. Biology. 2025;14(1):11. https://doi.org/10.3390/biology14010011

23. Liu C., Wen C., Olatunji O.J., Suttikhana I., Ashaolu T.J. Biologically active peptides from soy: updates on antihypertensive action and gut microbiota modulation. J. Funct. Foods. 2024;123:106592. https://doi.org/10.1016/j.jff.2024.106592