Разработка оптимального метода получения изолированных белков гороха для использования в селекции на качество

В статье представлены результаты экспериментов по определению оптимальных параметров получения изолированных белков из зерна культурного и дикого гороха для использования в селекции на качество. В эксперименте использовали муку сортов гороха Софья и Родник, а также образца к-3370 дикого подвида Pisum sativum L. ssp. Elatius. Изолированные белки получали на основе щелочной экстракции и изоэлектрической преципитации. Эксперименты проводили с использованием полного и дробного факторных планов с двумя уровнями факторов. Экстракцию и преципитацию белка проводили в два этапа, навеска муки составляла 100 г. Изучали влияние факторов (сорт, pH и время экстракции) на выход изолированного белка и эффективность экстракции, содержание сырого протеина и жира в белковых изолятах. Белковые изоляты характеризовались высоким (90,2-93,1 %) содержанием сырого протеина. Установлено, что рост pH выше 8 приводил к увеличению выхода изолята и уменьшению содержания сырого протеина. Полученные результаты указывают на возможность проведения эффективной щадящей экстракции белков гороха при пониженных значениях pH, что предотвращает образование токсичных химических веществ. Повышение pH способствовало увеличению содержания жира в белковом изоляте, особенно сильно и статистически значимо во второй экстракции. Вследствие этого, получение белковых изолятов для оценки генетических ресурсов гороха предложено проводить в результате одного цикла экстракции и осаждения. В экспериментах не выявлено существенных различий между культурным и диким горохом по технологическим показателям экстракции. Результаты исследований важны для оценки генетических ресурсов гороха по функциональным свойствам белковых изолятов.

1. Signor C. L, Aime D., Bordat A., Belgazi M., Labas V., Couzy О., Young Т. В., Prosperi J.-M., Leprince O., Tompson R. D., Buitink J., Burstin J., Gallardo K. Genome-wide association studies with proteomics data reveal genes important for synthesis, transport and packaging of globulins in legume seeds. New Phytologist. 2017;214(4):1597-1613. DOI: https://doi.org/10.1111/nph.14500

2. Adebiyi A. P., Aluko R. E. Functional properties of protein fractions obtained from commercial yellow field pea (Pisum sativum L.) seed protein isolate. Food Chemistry. 2011;128(4):902-908. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2011.03.116

3. Karaca A. C., Low N., Nickerson M. Emulsifying properties of chickpea, faba bean, lentil and pea proteins produced by isoelectric precipitation and salt extraction. Food Research International. 2011;44(9):2742-2750. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2011.06.012

4. Lam A. C. Y., Karaca A. C., Tyler R. T., Nickerson M. T. Pea protein isolates: structure, extraction, and functionality. Food Reviews International. 2018;34(2):126-147. DOI: https://doi.org/10.1080/87559129.2016.1242135

5. Smýkal P., Hradilová I., Trněný O., Brus J., Rathore A., Bariotakis M., Das R. R., Bhattacharyya D., Richards C., Coyne C. J., Pirintsos S. Genomic diversity and macroecology of the crop wild relatives of domesticated pea. Sci Rep. 2017;7(1):17384. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-017-17623-4

6. Gabriel I., Quillien L., Cassecuelle F., Marget P., Juin H., Lessire M., Seve B., Duc G., Burstin J. Variation in seed protein digestion of different pea (Pisum sativum L.) genotypes by cecectomized broiler chickens: 2. Relation between in vivo protein digestibility and pea seed characteristics, and identification of resistant pea polypeptides. Livestock Science. 2008;113(2-3):262-273. DOI: https://doi.org/10.1016/j.livsci.2007.04.005

7. Casey R., Short M. N. Variation in the amino acid composition of legumin from Pisum. Phytochemistry. 1981;20(1):21-23. DOI: https://doi.org/10.1016/0031-9422(81)85210-7

8. Tzitzikas E. N., Vincken J. P., Groot J., Gruppen H., Visser R. G. Genetic variation in pea seed composition. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2006;54(2):425-433. DOI: https://doi.org/10.1021/jf0519008

9. Burstin J., Gallardo K., Mir R. R., Varshney R. K., Duc G. Improving protein content and nutrition quality. In Biology and Breeding of Food Legumes, Pratap A. and Kumar J. (eds.), Wallingford, CT: CAB International, 2011. 314-328. DOI: https://doi.org/10.1079/9781845937669.0314

10. Bobkov S. V., Selikhova T. N. Poluchenie mezhvidovykh gibridov gorokha dlya ispol'zovaniya v markernoy selektsii na vysokoe kachestvo belka. [Obtaining pea interspecific hybrids for use in marker assistant selection on high protein quality]. Zernobobovye i krupyanye kul'tury = Legumes and Groat Crops. 2019;(3(31)):15-22. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.24411/2309-348X-2019-11108

11. Hoang H. D. Evaluation of pea protein and modified pea protein as egg replacers (Doctoral dissertation). North Dakota State University: Fargo, ND, 2012.

12. Bobkov S. V., Uvarova O. V. Perspektiva ispol'zovaniya gorokha dlya proizvodstva izolyatov zapasnykh belkov. [Peas use perspectives for production of storage proteins isolates]. Zemledelie. 2012;(8):47-48. (In Russ.).

13. Shand P. J., Ya H., Pietrasik Z., Wanasundara P. K. J. P. D. Physicochemical and textural properties of heat-induced pea protein isolate gels. Food Chemistry. 2007;102(4):1119-1130. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2006.06.060

14. Khrulev A. A., Beschetnikova N. A., Fedotov I. A. Tendentsii razvitiya i ekonomicheskie aspekty proizvodstva gorokhovogo proteina. [Development Tendencies and Economic Aspects of the Pea Protein Production]. Pishchevaya promyshlennost'. 2016;(4):24-29. (In Russ.). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tendentsiirazvitiya-i-ekonomicheskie-aspekty-proizvodstva-gorohovogo-proteina/viewer

15. Kudryashov V. L. Importozameshchayushchaya tekhnologiya proizvodstva pishchevykh kontsentrata i izolyata belka, krakhmala i kletchatki iz gorokha s primeneniem baromembrannykh protsessov. [Import-substituting technology for the production of food concentrate and isolate of protein, starch and fiber from peas using baromembrane processes]. Pishchevaya industriya. 2019;(1(39)):46-50. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.24411/9999-008A-2019-10003

16. Otterburn M. S. Protein Crosslinking. In: Protein Quality and the Effects of Processing. Phillips R.D. and Finley J. W. (eds.), Marcel Dekker, New York, 1989.

17. Fabian C., Ju Y. H. A review on rice bran protein: its properties and extraction methods. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2011;51(9):816-827. DOI: http://dx.doi.org/10.1080/10408398.2010.482678