Сотрудники Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (Пущино) в сотрудничестве с учёным Московского политехнического университета разработали новый способ ферментативного удаления лактозы. Фермент β-галактозидаза был заключён в полимерные микрокапсулы и закреплён на стеклянных пластинах. Полученная конструкция оказалась стабильной, многоразовой и безопасной для самого продукта.
Выводы проведённого исследования опубликованы в журнале Innovative Food Science & Emerging Technologies.
Лактозная непереносимость — распространённое состояние, которое наблюдается примерно у двух третей взрослого населения планеты. Однако молочные продукты по-прежнему остаются ценным источником кальция, белка и витаминов. Поэтому разработка доступных безлактозных решений становится важной задачей как для науки, так и для пищевой индустрии.
В настоящее время для этой цели применяют мембранные процессы, химическую гидролизу или добавление свободной β-галактозидазы — фермента, расщепляющего лактозу. Однако у каждого метода есть свои ограничения: значительные энергозатраты, возможность изменения вкусовых качеств продукта и высокая стоимость, особенно из-за применения дорогого фермента.
Исследователи из Пущино предложили иной подход: β-галактозидазу поместили внутрь полимерных микрокапсул размером всего лишь нескольких микрон. Такая оболочка выступает защитной, стабилизируя фермент. Позже капсулы зафиксировали на стеклянных пластинах, образовав поверхность, на которой молоко контактирует с пластиной, а лактоза распадается на глюкозу и галактозу, не изменяя вкусовые качества продукта.
Особое внимание в работе было направлено на оценку поведения системы в разных условиях. Результаты показали, что она сохраняет активность при температурном диапазоне 22–40 °C и совместима с технологическими процессами на промышленном уровне.
Выяснилось, что увеличение площади рабочей поверхности пластин и возрастание числа капсул повышают эффективность гидролиза, а сами пластины можно использовать многократно: они выдерживают несколько последовательных циклов без существенного снижения активности. В экспериментах также удалось снизить уровень лактозы до значений, соответствующих нормам «низколактозного» и «безлактозного» молока.
Исследование отечественных биофизиков демонстрирует, что фермент можно вывести из роли одноразового расходника и превратить в прочный, многократно используемый инструмент. Это особенно важно для отрасли безлактозной продукции, которая в последние годы демонстрирует бурный рост и оценивается в миллиарды долларов.
Пресс-служба ИТЭБ РАН.
Источник: Российская академия наук.