Сравнительный анализ способов выделения рапсового белка из экстрактов

Семена рапса (Brassica napus L.) являются перспективным источником растительного белка благодаря своему аминокислотному составу и функционально-технологическим свойствам. Получение из вторичного рапсового сырья – жмыха, шрота – белковых продуктов с высокой добавочной стоимостью является перспективным направлением для повышения эффективности производства этой сельскохозяйственной культуры. Традиционно белок рапса получают с помощью водной экстракции при щелочном рН с последующим выделением белка из экстракта методом осаждения или ультрафильтрацией. Осаждение в изоэлектрической точке является одним из наиболее распространенных методов выделения белка из экстракта, однако этот метод имеет определенные недостатки. В условиях рН, соответствующих изоэлектрической точке, несмотря на минимальную растворимость, не все белки коагулируют. Часть из них, в основном альбумины, характеризующиеся высокой стабильностью в водных растворах, не осаждаются, остаются в надосадочной жидкости, которая в дальнейшем не используется. В связи с этим повышение эффективности выделения белка из экстракта является актуальной задачей. С целью повышения эффективности выделения белка из экстракта проводили сравнительный анализ следующих способов: осаждение этиловым спиртом, осаждение в изоэлектрической точке (ИЭТ) и осаждение трихлоруксусной кислотой (ТХУК). В качестве показателя эффективности способа выделения белка из экстракта определяли количество белка в целевом продукте относительно его содержания в экстракте (%). В результате проведенных исследований было показано, что эффективность осаждения этиловым спиртом, ИЭТ осаждения и ТХУК осаждения составила 44,3; 36,4 и 29,8% соответственно. Эффективность используемых методов при выделении рапсового белка из экстракта коррелировала как с содержанием белка в целевом белковом продукте (51,1; 45,5; 42,1% соответственно), так и с его выходом (15,3; 14,2; 12,4% соответственно). Таким образом, используемыми способами удается выделить не более 50% белка, экстрагированного в экстракт из исходного сырья. Методом УФ-спектрофотометрии в диапазоне длин волн 200–400 нм проведено исследование надосадочных жидкостей, остающихся после выделения белка из экстракта осаждением этиловым спиртом, ИЭТ и ТХУК. Для всех жидкостей был выявлен максимум поглощения в области λ 320–330 нм, характерный для комплексов рапсового белка с синаповой кислотой, что свидетельствует о присутствии белка в надосадочных жидкостях. Таким образом, содержание протеина в целевом продукте определяется эффективностью как процесса экстракции белка из рапсового сырья, так и процесса его выделения из белкового экстракта. Способ ИЭТ-осаждения остается наиболее доступным для промышленного масштабирования, однако необходимы дальнейшие исследования для повышения его эффективности. Rapeseed (Brassica napus L.) is a potential source of plant protein due to its amino acid composition and functional-technological characteristics. Obtaining protein products with high added value from secondary rape raw materials – cake, meal – is a potential trend for increasing the efficiency of production of this agricultural crop. Traditionally, rapeseed protein is obtained by aqueous extraction at alkaline pH followed by protein separation from the extract by precipitation or ultrafiltration. Precipitation at the isoelectric point is one of the most common methods of protein separation from the extract, but this method has certain disadvantages. At pH levels corresponding to the isoelectric point, despite minimal solubility, not all proteins coagulate. Some of these proteins, primarily albumin, characterized by high stability in aqueous solutions, are not precipitated and remain in the supernatant water, which is subsequently not used. Therefore, increasing the efficiency of protein extraction from the extract is an actual issue. In order to increase the efficiency of protein extraction from the extract, a comparative analysis of the following methods was carried out: precipitation with ethyl alcohol, precipitation at the isoelectric point (IEP) and precipitation with trichloroacetic acid (TCA). The amount of protein in the final product relative to its content in the extract (%) was determined as an efficiency indicator of the method of protein extraction from the extract. The results showed that the efficiency of ethanol precipitation, IEP precipitation and TCA precipitation were 44.3, 36.4 and 29.8%, respectively. The efficiency of the utilized methods in the extraction of rapeseed protein from the extract correlated both with the protein content in the final protein product (51.1, 45.5, 42.1%, respectively) and with its yield (15.3, 14.2, 12.4%, respectively). Thus, by the utilized methods it is possible to isolate no more than 50% of the protein extracted in the extract from the original raw material. The supernatant liquids remaining after protein extraction from the extract by ethyl alcohol precipitation, IEP and TCA precipitation were studied by UV – spectrophotometry in the wavelength range of 200–400 nm. All liquids showed an absorption maximum in the area λ 320–330 nm, typical for complexes of rapeseed protein with synapic acid, which indicates the presence of protein in the supernatants. Thus, the protein content in the final product is determined by the efficiency of both the process of protein extraction from rapeseed raw material and the process of its separation from the protein extract. The IEP precipitation method remains the most approachable for industrial upscaling, but further research is needed to improve its efficiency.