spfpХранение и переработка сельхозсырьяStorage and Processing of Farm Products2072-96692658-767XРОСБИОТЕХ10.36107/spfp.2022.301spfp-301Research ArticleФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИPHYSICAL AND CHEMICAL METHODS OF FARM RAW MATERIAL PROCESSINGОптимизация условий выделения IgY из желтка куриных яицOptimization of Conditions for Isolation of IgY from the Yolk of Chicken Eggshttps://orcid.org/0000-0002-1095-2641КрасноштановаАлла АльбертовнаKrasnoshtanovaAlla A.aak28@yandex.ruЮдинаАлеся НиколаевнаYudinaAlesya N.a.n.yudina@yandex.ruРоссийский химико-технологический университет имени Д.И. МенделееваРоссияMendeleev University of Chemical TechnologyRussian Federation202214102023047484Copyright © Красноштанова А.А., Юдина А.Н., 20222022Красноштанова А.А., Юдина А.Н.Krasnoshtanova A.A., Yudina A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.spfp-mgupp.ru/jour/article/view/301

Введение. Иммуноглобулины Y (IgY), полученные в результате иммунизации сельскохозяйственной птицы против определенного патогена, обладают высокой активностью в отношении данного возбудителя. В настоящее время пассивная иммунизация с использованием IgY является весьма перспективной, благодаря отсутствию реакционной способности IgY в отношении Fc-рецепторов млекопитающих, низкой себестоимости и простоте выделения. Яичный желток является богатым источником IgY, общее содержание которого превышает 100 мг на одно куриное яйцо. Из-за существенных различий между сывороткой крови и яичным желтком, выделение иммуноглобулинов из последнего требует специфической очистки от липидной части желтка. Это достижимо посредством двукратной обработки, включающей процедуру отделения водорастворимой фракции (ВФ) от липидного матрикса при рН 4-5 и выделение IgY из ВФ. Цель. Целью данной работы является оптимизация условий выделения IgY, которые позволили бы реализовать вариант глубокой переработки яичного желтка.Материалы и методы. Для достижения данной цели в качестве объекта исследования были взяты куриные яйца, и использованы статистический (РЦКП), аналитический (биуретовый), физико-химические (ДСН-ПААГ, ультрафильтрация) методы.Результаты. Были подобраны следующие условия выделения IgY: замораживание раствора желтка в смеси натрий-фосфатный буфер: подкисленная до pH 5,0 вода в соотношении 1:6 при температуре -20⁰С и декантирование от липидных компонентов фильтрованием во время самопроизвольного оттаивания при комнатной температуре.  Полученную водорастворимую фракцию далее подвергали преципитации хлоридом натрия в концентрации 10 масс. % и   последующему концентрированию на мембране УАМ-10, что позволило достичь содержания основного вещества (IgY) не менее 95% в расчете на сухое вещество.Выводы. Установлены условия проведения селективного выделения IgY из яичного желтка путем проведения оптимизации процесса: кратность разведения желточной суспензии равная 6 и концентрация добавляемой соли NaCl к водорастворимой фракции 10 масс. %; в результате было получено уравнение регрессии Y=8,1834X1+5,5258X2+0,6005X21+0,2819X22, обеспечивающее максимальную степени очистки целевого продукта от балластных белков и примесей, что позволяет получить IgY-содержащую фракцию с содержанием белка, варьирующимся в пределах 11,5 – 12,1 г/л и чистотой не менее 95%.

Background. Immunoglobulins Y (IgY), obtained as a result of immunization of poultry against a specific pathogen, are highly active against this pathogen. Currently, passive immunization using IgY is very promising due to the lack of reactivity of IgY with respect to mammalian Fc receptors, low cost and ease of isolation. Egg yolk is a rich source of IgY, the total content of which exceeds 100 mg per chicken egg. Due to the significant differences between blood serum and egg yolk, the isolation of immunoglobulins from the latter requires specific purification from the lipid part of the yolk. This is achievable through a two-fold treatment, including the procedure for separating the water-soluble fraction (WF) from the lipid matrix at pH 4-5 and isolating IgY from the WF.Purpose. The purpose of this work is to optimize the conditions for the isolation of IgY, which would allow the implementation of a variant of deep processing of egg yolk.Materials and methods. To achieve this goal, chicken eggs were taken as an object of study, and statistical (RCCP), analytical (biuret), physicochemical (SDS-PAGE, ultrafiltration) methods were used.Results. The following conditions for IgY isolation were selected: freezing of the yolk solution in a mixture of sodium phosphate buffer: water acidified to pH 5.0 in a ratio of 1:6 at a temperature of -20°C and decanting from lipid components by filtration during spontaneous thawing at room temperature. The resulting water-soluble fraction was then subjected to precipitation with sodium chloride at a concentration of 10 wt. % and subsequent concentration on the UAM-10 membrane, which made it possible to achieve the content of the main substance (IgY) of at least 95% on a dry matter basis.Conclusions. The conditions for the selective isolation of IgY from egg yolk by optimizing the process were established: the dilution ratio of the yolk suspension is 6 and the concentration of the added NaCl salt to the water-soluble fraction is 10 wt. %; as a result, a regression equation Y=8.1834X_1+5.5258X_2+0.6005X_1^2+0.2819X_2^2 was obtained, which provides the maximum degree of purification of the target product from ballast proteins and impurities, which makes it possible to obtain an IgY-containing fraction with a protein content , varying in the range of 11.5 - 12.1 g / l and a purity of at least 95%.

IgYяичный желтоккомплексная переработкапреципитацияультрафильтрацияIgYegg yolkcomplex processingprecipitationultrafiltrationReferencesThirumalai, D., Visaga Ambi, S., Vieira-Pires, R. S., Xiaoying, Z., Sekaran, S., & Krishnan, U. (2019). International journal of biological macromolecules, 136, 755-763. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.06.118Thirumalai, D., Visaga Ambi, S., Vieira-Pires, R. S., Xiaoying, Z., Sekaran, S., & Krishnan, U. (2019). International journal of biological macromolecules, 136, 755-763. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.06.118Nie, W., Zhao, C., Guo, X., Sun, L., Meng, T., Liu, Y., Song, X., Xu, K., Wang, J., & Li, J. (2019). Analytical biochemistry, 573, 44 – 50. https://doi.org/10.1016/j.ab.2019.02.029Nie, W., Zhao, C., Guo, X., Sun, L., Meng, T., Liu, Y., Song, X., Xu, K., Wang, J., & Li, J. (2019). Analytical biochemistry, 573, 44 – 50. https://doi.org/10.1016/j.ab.2019.02.029Журавлева, М.В., Фирсова, И.В., Воробьев, А.А. (2015). Современные проблемы науки и образования, 5, 351.Zhuravleva, M.V., Firsova, I.V., Vorobyov, A.A. (2015). Modern problems of science and education, 5, 351.Chalghoumi, R., Beckers, Y., Portetelle, D., & Théwis, A. (2009). Biotechnologie, Agronomie, Société et Environnement, 13, 295-308. https://doi: 10.4236/wjv.2012.22010.Chalghoumi, R., Beckers, Y., Portetelle, D., & Théwis, A. (2009). Biotechnologie, Agronomie, Société et Environnement, 13, 295-308. https://doi: 10.4236/wjv.2012.22010.Hodek, P., Trefil, P., Simunek, J., Hudecek, J.J., & Stiborová, M. (2013). Int. J. Electrochem. Sci., 8, 113-124.Hodek, P., Trefil, P., Simunek, J., Hudecek, J.J., & Stiborová, M. (2013). Int. J. Electrochem. Sci., 8, 113-124.Amro, W. A., Al-Qaisi, W., & Al-Razem, F. (2018). Journal of Genetic Engineering and Biotechnology, 16, 99-103. https://doi.org/10.1016/j.jgeb.2017.10.003Amro, W. A., Al-Qaisi, W., & Al-Razem, F. (2018). Journal of Genetic Engineering and Biotechnology, 16, 99-103. https://doi.org/10.1016/j.jgeb.2017.10.003Esmailnejad, A., Abdi-Hachesoo, B., Hosseini, N., Elhamsadat, K., Shakoori, M. (2019). The Indian journal of animal sciences, 89.Esmailnejad, A., Abdi-Hachesoo, B., Hosseini, N., Elhamsadat, K., Shakoori, M. (2019). The Indian journal of animal sciences, 89.Lyu, J., Bao, L., Shen, X., Yan, C., Zhang, C., Wei, W., Yang, Y., Li, J., Dong, J., Xiao, L., Zhou, X., & Li, Y. (2021). International Immunopharmacology, 96, 107797-107797. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2021.107797Lyu, J., Bao, L., Shen, X., Yan, C., Zhang, C., Wei, W., Yang, Y., Li, J., Dong, J., Xiao, L., Zhou, X., & Li, Y. (2021). International Immunopharmacology, 96, 107797-107797. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2021.107797Кусакина, М.Г., Суворов, В.И., Чудинова, Л.А. (2012). Большой практикум «Биохимия». Перм. гос. нац. исслед. ун-т.Kusakina, M.G., Suvorov, V.I., Chudinova, L.A. (2012). Biochemistry. Perm State National Research University.Юдина, А.Н., Красноштанова, А.А. (2020). Успехи в химии и химической технологии, 11,Yudina, A.N., Krasnoshtanova, A.A. (2020). Advances in chemistry and chemical technology, 11,-23.-23.Ахназарова. С.Л., Кафаров, В.В. (1985). Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. Высшая школа.Akhnazarova. S.L., Kafarov, V.V. (1985). Methods of optimization of experiment in chemical technology. High School.Megha, K. B., & Mohanan, P. V. (2021). International journal of biological macromolecules, 169, 28-38. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.12.073Megha, K. B., & Mohanan, P. V. (2021). International journal of biological macromolecules, 169, 28-38. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.12.073Polanowski, A., Zabłocka, A., Sosnowska, A., Janusz, M., & Trziszka, T. (2012). Poultry science, 91, 3091-3096. https://doi.org/10.3382/ps.2012-02546Polanowski, A., Zabłocka, A., Sosnowska, A., Janusz, M., & Trziszka, T. (2012). Poultry science, 91, 3091-3096. https://doi.org/10.3382/ps.2012-02546Karamzadeh-Dehaghani, A., Towhidi, A., Zhandi, M., Mojgani, N., & Fouladi-Nashta, A. (2021). Animal : an international journal of animal bioscience, 15, 100-124. https://doi.org/10.1016/j.animal.2020.100124Karamzadeh-Dehaghani, A., Towhidi, A., Zhandi, M., Mojgani, N., & Fouladi-Nashta, A. (2021). Animal : an international journal of animal bioscience, 15, 100-124. https://doi.org/10.1016/j.animal.2020.100124Stefanova I.L., Mazo, V.K., Mokshantseva, I.V., & Klimenko, A.Yu. (2017). Poultry and Poultry Products, 1, 43-45.Stefanova I.L., Mazo, V.K., Mokshantseva, I.V., & Klimenko, A.Yu. (2017). Poultry and Poultry Products, 1, 43-45.Kaplin, V.S., Kaplina, O.N. (2017). Biotechnology, 33, 29-40.Kaplin, V.S., Kaplina, O.N. (2017). Biotechnology, 33, 29-40.Diraviyam, T., Ambi, S.V., Vieira-Pires, R.S., Xiaoying, Z., Sekaran, S., & Krishnan, U. (2019). International journal of biological macromolecules, 136, 755-763. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.06.118Diraviyam, T., Ambi, S.V., Vieira-Pires, R.S., Xiaoying, Z., Sekaran, S., & Krishnan, U. (2019). International journal of biological macromolecules, 136, 755-763. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.06.118Ranjbar, M., Behrouz, B., Norouzi, F., & Mousavi Gargari, S. L. (2019). Molecular immunology, 116, 98–105. https://doi.org/10.1016/j.molimm.2019.10.005Ranjbar, M., Behrouz, B., Norouzi, F., & Mousavi Gargari, S. L. (2019). Molecular immunology, 116, 98–105. https://doi.org/10.1016/j.molimm.2019.10.005Zajac J.D. (2018). IgY antibodies against bacterial infection. [Doctoral dissertation, Leipzig University]. Leipzig, Germany.Zajac J.D. (2018). IgY antibodies against bacterial infection. [Doctoral dissertation, Leipzig University]. Leipzig, Germany.Kaplin, V.S., Kaplina, O.N. (2016). International reviews: Clinical practice and Health, 59-75.Kaplin, V.S., Kaplina, O.N. (2016). International reviews: Clinical practice and Health, 59-75.Pereira, E., van Tilburg, M. F., Florean, E., & Guedes, M. (2019). International immunopharmacology, 73, 293–303. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2019.05.015Pereira, E., van Tilburg, M. F., Florean, E., & Guedes, M. (2019). International immunopharmacology, 73, 293–303. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2019.05.015Abbas, A. T., El-Kafrawy, S. A., Sohrab, S. S., & Azhar, E. (2019). Human vaccines & immunotherapeutics, 15, 264–275. https://doi.org/10.1080/21645515.2018.1514224Abbas, A. T., El-Kafrawy, S. A., Sohrab, S. S., & Azhar, E. (2019). Human vaccines & immunotherapeutics, 15, 264–275. https://doi.org/10.1080/21645515.2018.1514224Spillner, E., Braren, I., Greunke, K., Seismann, H., Blank, S., & du Plessis, D. (2012). Biologicals : journal of the International Association of Biological Standardization, 40, 313–322. https://doi.org/10.1016/j.biologicals.2012.05.003Spillner, E., Braren, I., Greunke, K., Seismann, H., Blank, S., & du Plessis, D. (2012). Biologicals : journal of the International Association of Biological Standardization, 40, 313–322. https://doi.org/10.1016/j.biologicals.2012.05.003Łupicka-Słowik, A., Psurski, M., Grzywa, R., Bobrek, K., Smok, P., Walczak, M., Gaweł, A., Stefaniak, T., Oleksyszyn, J., & Sieńczyk, M. (2018). Applied biochemistry and biotechnology, 184, 1358–1374. https://doi.org/10.1007/s12010-017-2626-xŁupicka-Słowik, A., Psurski, M., Grzywa, R., Bobrek, K., Smok, P., Walczak, M., Gaweł, A., Stefaniak, T., Oleksyszyn, J., & Sieńczyk, M. (2018). Applied biochemistry and biotechnology, 184, 1358–1374. https://doi.org/10.1007/s12010-017-2626-xGrando, T. H., Baldissera, M. D., de Sá, M. F., do Carmo, G. M., Porto, B., Aguirre, G., Azevedo, M. I., de Jesus, F., Santurio, J. M., Sagrillo, M. R., Stefani, L. M., & Monteiro, S. G. (2017). Journal of immunological methods, 449, 56–61. https://doi.org/10.1016/j.jim.2017.07.002Grando, T. H., Baldissera, M. D., de Sá, M. F., do Carmo, G. M., Porto, B., Aguirre, G., Azevedo, M. I., de Jesus, F., Santurio, J. M., Sagrillo, M. R., Stefani, L. M., & Monteiro, S. G. (2017). Journal of immunological methods, 449, 56–61. https://doi.org/10.1016/j.jim.2017.07.002Müller, S., Schubert, A., Zajac, J., Dyck, T., & Oelkrug, C. (2015). Nutrition journal, 14, 109. https://doi.org/10.1186/s12937-015-0067-3Müller, S., Schubert, A., Zajac, J., Dyck, T., & Oelkrug, C. (2015). Nutrition journal, 14, 109. https://doi.org/10.1186/s12937-015-0067-3Mwale, P. F., Lee, C. H., Lin, L. T., Leu, S. J., Huang, Y. J., Chiang, L. C., Mao, Y. C., & Yang, Y. Y. (2020). International journal of molecular sciences, 21, 492. https://doi.org/10.3390/ijms21020492Mwale, P. F., Lee, C. H., Lin, L. T., Leu, S. J., Huang, Y. J., Chiang, L. C., Mao, Y. C., & Yang, Y. Y. (2020). International journal of molecular sciences, 21, 492. https://doi.org/10.3390/ijms21020492Chavez-Cortez, E. G., Vargas Felix, G., Rangel López, E., Sotelo, J., Martínez-Canseco, C., Pérez-de la Cruz, V., & Pineda, B. (2019). Journal of oncology, 2019, 2563092. https://doi.org/10.1155/2019/2563092Chavez-Cortez, E. G., Vargas Felix, G., Rangel López, E., Sotelo, J., Martínez-Canseco, C., Pérez-de la Cruz, V., & Pineda, B. (2019). Journal of oncology, 2019, 2563092. https://doi.org/10.1155/2019/2563092Parma, Y. R., Chacana, P. A., Rogé, A., Kahl, A., Cangelosi, A., Geoghegan, P., Lucchesi, P. M., & Fernández-Miyakawa, M. E. (2011). Toxicon : official journal of the International Society on Toxinology, 58, 380–388. https://doi.org/10.1016/j.toxicon.2011.07.009Parma, Y. R., Chacana, P. A., Rogé, A., Kahl, A., Cangelosi, A., Geoghegan, P., Lucchesi, P. M., & Fernández-Miyakawa, M. E. (2011). Toxicon : official journal of the International Society on Toxinology, 58, 380–388. https://doi.org/10.1016/j.toxicon.2011.07.009Somasundaram, R., Choraria, A., & Antonysamy, M. (2020). International immunopharmacology, 85, 106654. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2020.106654Somasundaram, R., Choraria, A., & Antonysamy, M. (2020). International immunopharmacology, 85, 106654. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2020.106654Berkhoff, J., Alvarado-Gilis, C., Keim, J. P., Alcalde, J. A., Vargas-Bello-Pérez, E., & Gandarillas, M. (2020). Poultry science, 99, 6239–6246. https://doi.org/10.1016/j.psj.2020.06.064Berkhoff, J., Alvarado-Gilis, C., Keim, J. P., Alcalde, J. A., Vargas-Bello-Pérez, E., & Gandarillas, M. (2020). Poultry science, 99, 6239–6246. https://doi.org/10.1016/j.psj.2020.06.064Lu, Y., Wang, Y., Zhang, Z., Huang, J., Yao, M., Huang, G., Ge, Y., Zhang, P., Huang, H., Wang, Y., Li, H., & Wang, W. (2020). Journal of immunology research, 2020, 9465398. https://doi.org/10.1155/2020/9465398Lu, Y., Wang, Y., Zhang, Z., Huang, J., Yao, M., Huang, G., Ge, Y., Zhang, P., Huang, H., Wang, Y., Li, H., & Wang, W. (2020). Journal of immunology research, 2020, 9465398. https://doi.org/10.1155/2020/9465398

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