Специально подобранные ферменты открывают новые возможности для улучшения запаха рыбных белковых порошков
Биотехнологи из NORCE с помощью специально подобранных ферментов улучшили белковый порошок, произведенный из побочных продуктов рыбной промышленности.
В предыдущем проекте aMASE исследователи обнаружили фермент, способный удалять молекулу, вызывающую рыбный запах. В новой работе, опубликованной в журнале Applied and Environmental Microbiology, группа продемонстрировала улучшенный вариант фермента — mFMO_20, который стал более термостойким.
«Мы начали с фермента, который является эффективным катализатором, но не выдерживает высоких температур. Теперь у нас есть фермент, который лучше работает в условиях технологического процесса», — говорит исследователь Расмус Ри.
Работа выполнена в рамках проекта ЕС OXIPRO в сотрудничестве с исследователями из CSIC в Мадриде.
Цель: повысить ценность побочных продуктов
При разделке рыбы филе продается, а остальная часть туши (голова, костяк, внутренности) остается. Эти побочные продукты составляют значительную долю биомассы и содержат белки с высокой питательной ценностью.
Сейчас эти побочные продукты измельчают и обрабатывают ферментом-протеазой, который расщепляет белки на более мелкие части (процесс ферментативного гидролиза). Полученный гидролизат сушат, получая белковый порошок.
«Этот белковый порошок естественным образом имеет вкус и запах рыбы, поэтому он мало используется для питания людей, а идет на корм животным. Если бы мы могли получить белковый порошок с нейтральным вкусом, его можно было бы использовать для белковых коктейлей для спортсменов или пищевых добавок для пожилых людей», — объясняет Ри.
Стратегия: превращение TMA в TMAO
Известно, что соединение триметиламин (TMA) вызывает значительную часть рыбного запаха. Стратегия заключается в использовании фермента, который превращает TMA в триметиламин-N-оксид (TMAO), не имеющий запаха. TMAO естественным образом присутствует в рыбе. TMA же попадает в гидролизат потому, что после разделки рыбы бактерии превращают природный TMAO обратно в TMA.
В 2020 году группа Бьёрги показала, что природный фермент флавинсодержащая монооксигеназа (mFMO), выделенный из бактерии, потребляющей метан, можно использовать для превращения TMA в TMAO в рыбном белковом гидролизате.
Создание термостойкого варианта фермента
Процесс гидролиза происходит при относительно высокой температуре (50–60°C) по гигиеническим причинам. Природный фермент mFMO нестабилен при таких температурах.
Ученые внесли изменения в фермент mFMO, используя сложный алгоритм, который учитывает форму и свойства фермента и предлагает модификации для повышения его термостойкости. В сотрудничестве с CSIC была определена структура этого варианта фермента. Были обнаружены небольшие, но значимые изменения на его поверхности, которые могут объяснить повышенную термостойкость.
«В итоге мы смогли показать, что улучшенный фермент можно использовать в гидролизате из белка лосося. При повышении температуры до технологической работать мог только новый вариант фермента. Более того, при более высокой температуре он работал лучше, чем при низкой! Это говорит о том, что новый вариант фермента может работать в промышленных условиях», — говорит Ри.
Теперь ученые планируют протестировать его на другом сырье (треска, пелагические рыбы) и продолжить оптимизацию фермента.