Перспективы использования сывороточного изолята в технологии сухих смесей для специализированного питания

Введение: В современном мире ключевым направлением здравоохранения является поддержка общего здоровья населения, особенно в области предотвращения пищевых заболеваний. В диетологии, при коррекции пищевых рационов для людей, подверженных интенсивным физическим нагрузкам, активно используются сухие белковые смеси, обладающие высокой биологической ценностью. Изолят сывороточного белка, благодаря сбалансированному аминокислотному составу и легкой усвояемости, идеально подходит в качестве основы для таких смесей. Разработка собственных технологий производства специализированных продуктов, включая сухие смеси, является важным шагом в этом направлении.

Цель: Рассмотреть перспективы использования сывороточного изолята, полученного с помощью отечественной технологии. 

Материалы и методы: Изучили качественный и количественный анализ аминокислот опытного и контрольного образцов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и осуществили оценку их биологической ценности. Опытным образцом являлся изолят сывороточного белка (СТО ДВФУ 02067942-014-2019), особенностью технологии получения, которого являются усовершенствованные технологические режимы и ультрафильтрация. В качестве контрольного образца применяли изолят сывороточного белка (Pure Iso Whey, VP Laboratory, Великобритания), полученный по стандартной технологии с помощью микро- и ультрафильтрации. Опытный образец: изолят сывороточного белка СТО ДВФУ 02067942-014-2019, полученный с помощью ультрафильтрации. В качестве контрольного образца использовали изолят сывороточного белка (Pure Iso Whey, VP Laboratory, Великобритания), полученный с помощью микро- и ультрафильтрации. 

Результаты и их обсуждение. Опытный образец изолята сывороточного белка не отличается от контрольного (промышленного) образца по содержанию незаменимых аминокислот и в некоторых случаях его превосходит. В опытном образце наблюдается высокое содержание аминокислот с разветвленными боковыми цепями – валин, лейцин и изолейцин, которые поддерживают нормальный обмен веществ в мышцах, головном и спинном мозге, нормальное течение регенерации и процесс азотистого баланса в организме, а также данные аминокислоты используются мышцами в качестве источника энергии. Отсюда, опытный образец изолята сывороточного белка может использоваться для производства сухих смесей специализированного назначения, в том числе для спортсменов и населения с повышенными физическими нагрузками.

Выводы. Получены данные об особенностях аминокислотного состава изолята сывороточного белка с помощью использования метода высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) – наблюдается увеличение содержания незаменимых аминокислот в опытном образце на 5 % по сравнению с контрольным, что может связано с щадящими режимами термической обработки в технологическом процессе. 

1. Na, G., Shuang, Y., Ganghua, Z., Yimeng, Z.g, Fangyan, Z., Jingjing, X., Shenyu, P., Guilan, Z., Ziying, W. (2023). Effect of ultrasound treatment on interactions of whey protein isolate with rutin. Ultrasonics Sonochemistry, 95. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2023.106387

2. Xiaoshan, W., Meihui, Z., Mengxue, G., Peng, L., Haohao, S., Xueying, Z., Zhongyuan, L., Guanghua, X. (2023). Characterization of coacervation behavior between whey protein isolate and gum Arabic: Effects of heat treatment. Food Chemistry: X, 18. https://doi.org/10.1016/j.fochx.2023.100703

3. Shufang, X., Gusonghan, M., Yuan, L.,Yue, C., Mengting, G., Jianyun, H., Wei ,T., Ziyuan, L. (2023). Whey protein isolate attenuates depression-like behavior developed in a mouse model of breast tumor. Food Research International, 169. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2023.112849

4. Kaili ,W., Xu, Z., Munkh-Amgalan, G., Jinzhe, L., Yuxuan, H., Narantuya, S., Tian, B., Zhanmei, J. (2023). Extrusion of casein and whey protein isolate enhances anti-hardening and performance in high-protein nutrition bars. Food Chemistry: X, 18. https://doi.org/10.1016/j.fochx.2023.100719

5. Yichen, L., Han, D., Yrjö, R., Song, M. (2023). Binary complexes of whey protein fibers/isolates and fish gelatins for emulsion stabilization. Food Hydrocolloids, 143. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.108880

6. Kefan, O., Hexiang, X., Yufeng, W., Fangjian, N., Hua, X., Qiang, Z. (2023) Color formation during the fibrillization of whey protein isolate: Maillard reaction and protein oxidation. Food Hydrocolloids, 142. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.108819

7. Yong, C., Xi, C., Tian, Y., Zhaojun, W., Qiuming, C., Maomao, Z., Fang, Q., Jie, C., Zhiyong, H. (2023). Effects of whey protein isolate and ferulic acid/phloridzin/naringin/cysteine on the thermal stability of mulberry anthocyanin extract at neutral pH. Food Chemistry. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.136494

8. Dharani, M., Karthiayani, A., Manoharan, A.P., Sudha, K. (2022) Optimization and formulation of Conjugated Linoleic Acid (CLA) oil-in-water beverage emulsion stabilized in whey protein isolate using response surface methodology. Food Chemistry Advances, 1. https://doi.org/10.1016/j.focha.2022.100109

9. Mengyao, L., Shan, Sh., Xin, G., Yudong, S., Weihong, L. (2023). The effect of sweet tea polysaccharide on the physicochemical and structural properties of whey protein isolate gels. International Journal of Biological Macromolecules, 240. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.124344

10. Guang-yao, Z., Cong, S., Jing-ru, S., Wei-yi, J., Yue, T., Da-yong, Z., Liang, S. (2023). Glycation of whey protein isolate and stachyose modulates their in vitro digestibility: Promising prebiotics as functional ingredients. Food Bioscience, 52. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2023.102379

11. Xiangyu. L,, Xiaoli. Q., Yonghua, W., Jinfeng, Z. (2022). Physicochemical properties and formation mechanism of whey protein isolate-sodium alginate complexes: Experimental and computational study. Food Hydrocolloids, 131. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.107786

12. Gessirin, S., Akkaratch, R., Sunee, N., Pakamon, C. (2022). Microencapsulating role of whey protein isolate and sucrose in protecting the cell membrane and enhancing survival of probiotic lactobacilli strains during spray drying, storage, and simulated gastrointestinal passage. Food Research International, 159. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2022.111651

13. Xin, L., Siqi, F., Zhuosui, H., Fangfang, N., Chengzhi, L., Min, H., Lei,C., Gerui, R., Xuan, Z., Qunfang, L., Wenjun, F., Hujun, X., Preparation of alginate-whey protein isolate and alginate-pectin-whey protein isolate composites for protection and delivery of Lactobacillus plantarum. Food Research International, 161. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2022.111794

14. Karoline, F., Silva, C., Suprani, M., Anderson, de F. J., Marali, V. D., Fábio, A. M. (2023). Whey protein isolate and kraft lignin multifunctional films for potential food packaging application: UV block and antioxidant potential. Food Bioscience, 53. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2023.102581

15. Yue, Z., Zheng, Z., Yuan, F., Yawen, G., Wanchun, G., Ruifeng, H., Xuejun, L. (2023). Effects of different pН on properties of heat-induced Auricularia auricula-judae polysaccharide-whey protein isolate composite gels. Food Structure, 36. https://doi.org/10.1016/j.foostr.2023.100317

16. Yun, W., Cheng, Y., Jian, Z., Lianfu, Z. (2023). Influence of rose anthocyanin extracts on physicochemical properties and in vitro digestibility of whey protein isolate sol/gel: Based on different pHs and protein concentrations. Food Chemistry,405 (B). https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.134937

17. Meng, L., Jinzhe, L., Yuxuan, H., Zengli, G., Zhanmei, J., Zhishen, M. (2023). Insight into comparison of binding interactions and biological activities of whey protein isolate exposed prior to two structurally different sterols. Food Chemistry, 405 (A). https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.134827.

18. Lili, T., Yrjö, H. R., Song, M. (2023). Phase behavior and complex coacervation of whey protein isolate-Tremella fuciformis polysaccharide solution. Food Hydrocolloids, 143. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.108871

19. Tomczyńska-Mleko, M., Katsuyoshi, N., Mleko, S., Terpiłowski, K., Pérez-Huertas, S. (2023). Cold gelation of whey protein isolate with sugars in an ultrasound environment. Food Hydrocolloids, 139. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.108510

20. Mazza, K.E.L., Costa, A.M.M., Silva, J.P., Lima, da A. D. S., Bizzo, H. R., Tonon, R.V. (2023). Microencapsulation of marjoram essential oil as a food additive using sodium alginate and whey protein isolate. International Journal of Biological Macromolecules, 233. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.123478

21. Yao, M., Xiao, Z., Yunqing, J., Qingfeng, B., Xibo, W. (2023). Effect of Maillard reaction conditions on the gelation and thermal stability of whey protein isolate/d-tagatose conjugates. Food Chemistry, 405 (A). https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.134928

22. Jiale, Z., Weimin, L., Jingxin, G., Han, G., Xueying, M. (2022). Limited hydrolysis as a strategy to improve the non-covalent interaction of epigallocatechin-3-gallate (EGCG) with whey protein isolate near the isoelectric point. Food Research International, 161. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2022.111847

23. Xiaoya, T., Cheng, C., Yaochang, L., Xinguang, Q., Haizhi, Z., Yuanyuan, H., Zhengqi, L., Xiaoming, G., Gang, L. (2023). Improving the antioxidant activity, in vitro digestibility and reducing the allergenicity of whey protein isolate by glycosylation with short-chain inulin and interaction with cyanidin-3-glucoside. Food Hydrocolloids, 139. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.108586

24. Yun, J.K., Bum-Keun, K., Min, H.L. (2023). Effect of small molecular surfactants on physical, turbidimetric, and rheological properties of Pickering nanoemulsions stabilized with whey protein isolate. Food Bioscience. 51. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2022.102214

25. Jinpeng, L., Jiajie, Y., Jinzhe, Li, Munkh-Amgalan, G., Xuan, W., Kwang-Chol, O., Zhanmei, J. (2023). Structure and rheological properties of extruded whey protein isolate: Impact of inulin. International Journal of Biological Macromolecules, 226. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.11.268

26. Kefan, O., Hexiang, X., Yufeng, W., Meng, W.W., Qian, C., Sixing, L., Hua, X., Qiang, Z. (2022). Whey protein isolate nanofibrils formed with phosphoric acid: Formation, structural characteristics, and emulsion stability. Food Hydrocolloids, 135. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.108170

27. Yong, C., Xi, C., Tian, Y., Zhaojun, W., Qiuming, C., Maomao, Z., Fang, Q., Jie, C., Zhiyong, H. (2023). Storage stability and multi-spectroscopy analysis of the ternary complex induced by mulberry anthocyanin extract interacting with whey protein isolate and rutin under acidic conditions. Food Hydrocolloids, 143. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.108911

28. Alex, E.M., Cherine, H.G., Sikand, M., Rozga, L., Moloney, J., Sullivan, D., De, W., Deepa, H.(2022). Effectiveness of medical nutrition therapy in the management of adult dyslipidemia: A systematic review and meta-analysis. Journal of Clinical Lipidology, 16 (5). https://doi.org/10.1016/j.jacl.2022.06.008.

29. Morgan-Bathke M., Raynor H.A., Baxter S. D., Halliday T. M., Lynch A., Neal M., Garay J.L., Rozga M. (2023). Medical Nutrition Therapy Interventions Provided by Dietitians for Adult Overweight and Obesity Management: An Academy of Nutrition and Dietetics Evidence-Based Practice Guideline. Journal of the Academy of Nutrition and Dietetics, 123 (3). https://doi.org/10.1016/j.jand.2022.11.014

30. Perugini, M., Johnson, T.J., Beume, T.M., Dong, O.M., Guerino, J., Hao, H., Kerr, K, Kindilien, S., Nuijten, M., Ofili, T.U., Taylor, M., Wong A., Freijer, K. (2022). Are We Ready for a New Approach to Comparing Coverage and Reimbursement Policies for Medical Nutrition in Key Markets: An ISPOR Special Interest Group Report. Value in Health, 25 (5). https://doi.org/10.1016/j.jval.2022.01.011

31. Li, Gao, Piao, Xu, Jiaoyan, Ren (2023). A sensitive and economical method for simultaneous determination of D/L- amino acids profile in foods by HPLC-UV: Application in fermented and unfermented foods discrimination. Food Chemistry, 410. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.135382.

32. Harun, A., Mais, M., A.-H., Sana, A.-J., Ali, A.K., Kareem, M.E,. Al-Gazally, A.A., Ramírez-Coronel, A. S., Altamimi, M. A., Yasser, F. M., Saad, H.J. A. (2023) Recent advances of amino acid-based biosensors for the efficient food and water contamination detection in food samples and environmental resources: A technical and analytical overview towards advanced nanomaterials and biological receptor. Microchemical Journal, 189. https://doi.org/10.1016/j.microc.2023.108552