Смеси на основе гидролизованного белка широко используются во всем мире уже более 25 лет. Их применение возможно у здоровых детей, а также в качестве лечебных и профилактических формул при различных состояниях.
Гидролиз белков – это необратимое разрушение первичной структуры белка в результате управляемого ферментативного расщепления с образованием пептидов. В детских смесях обычно содержатся гидролизованные сывороточные и казеиновые белки коровьего молока (БКМ).
Для их гидролиза применяют промышленные протеазы – алкалазу, проназу и папаин, а также желудочно-кишечные пищеварительные ферменты: пепсин, трипсин и химотрипсин. В качестве источника последних используют поджелудочную железу животных. Процесс расщепления БКМ промышленными непанкреатическими протеазами несколько отличается от естественного (пищеварительными ферментами желудочно-кишечного тракта человека), что может повлиять в том числе на процесс пищеварения белка в организме. Вследствие этого в настоящее время в производстве гидролизованных смесей наиболее широко используют панкреатические ферменты.
По сути, гидролиз можно рассматривать как «предварительное переваривание» белков, облегчающее их расщепление и всасывание в желудочно-кишечном тракте.
При промышленном гидролизе первоначально осуществляют сепарацию - разделение сырого молока на обезжиренное молоко и сливки. Для оптимального процесса температуру продукта, как правило, поддерживают в диапазоне от 45 до 55 °C: термическая обработка изменяет трехмерную структуру сывороточных белков, инициируя «раскрытие» шаровидной композиции, и повышает чувствительность к последующему воздействию пищеварительных ферментов. Данный процесс был продемонстрирован для β-лактоглобулина (5) и α-лактальбумина (6), однако казеины незначительно модифицируются под воздействием температуры, что обусловлено их рыхлой и очень гибкой структурой. Термическая обработка казеинов, наоборот, приводит к повышению их стойкости при симулированном пищеварении (5,7,8)
Конечным продуктом промышленного гидролиза является гидролизат белка (полный или частичный), который в дальнейшем может использоваться для приготовления различных формул.
В зависимости от условий проведения гидролиза: ферментативного воздействия, температуры, времени экспозиции, соотношения фермент/белок, ультранагревания и ультрафильтрации - белковые гидролизаты могут быть «частичными» или «глубокими». Основное их различие заключается в размерах пептидных фрагментов, которые измеряются в килодальтонах (кДа).
Смеси на основе частичного гидролиза белка (ЧГБ) получают в результате непродолжительного гидролиза, а высокогидролизные смеси (ВГС) - в ходе более интенсивного и продолжительного процесса с последующей ультрафильтрацией через ультратонкие мембраны.
В настоящее время не разработано универсального стандарта производства гидролизованных формул на основе БКМ. В целом, смеси на основе цельного БКМ содержат белки с молекулярной массой в диапазоне 14–67 кДа, ЧГС - пептиды от 3 до 10 кДа (18% пептидов > 6 кДа). ВГС на 90% состоят из пептидов с молекулярной массой <3 кДа (1–5%> 3,5 кДа) (9).
Однако молекулярно-массовый профиль белков позволяет дифференцировать только белковые характеристики смесей, а также частично определяет их остаточную антигенность.
Таблица 1. Молекулярная масса гидролизованного белка в различных типах детских смесей
| Вид смеси, тип белка | Молекулярная масса | Комментарии |
| Стандартная смесь (цельный белок) | 14-67 кДа | До 160 кДа |
| Частично гидролизованная смесь (ЧГБ) | 3-10 кДа | ок 20% пептидов >6 кДа |
| Высоко гидролизованная смесь (ГГБ) | <3 | >90%, 1-5%>3,5 кДа |
В настоящее время формулы с пониженной аллергенностью условно определяются по содержанию иммунореактивного белка, который составляет <1% от общего азота (10). ЧГС и ВГС состоят из пептидов различной молекулярной массы. Однако в первом типе смесей преобладают частицы с более высокой молекулярной массой. Состав коммерчески доступных смесей значительно различается и определяется, в первую очередь, технологическими особенностями каждого производителя.
Основными факторами, которые определяют различия между формулами различных производителей являются метод гидролиза (ферментация, нагревание, ультрафильтрация, обработка под давлением и т.д.), его продолжительность, а также источник белка (сыворотка, казеин, рис, соя). Получаемые таким образом пептиды будут отличаться не только размером и молекулярным весом, но и аминокислотными последовательностями, что определяет их иммунологические свойства, в том числе способность формировать толерантность. По этой причине экспериментальные данные и результаты клинических исследований, полученные при изучении одной гидролизованной формулы, не могут быть экстраполированы на все смеси данной группы.
Кроме того, гидролиз белка необходимо отличать от другого технологического процесса – ферментации. Нередко такие продукты называют «зелеными технологиями гидролиза». В отличие от истинного гидролиза, ферментация происходит при добавлении в пищевой субстрат закваски - дрожжей или бактерий. В ходе данного процесса все макронутриенты расщепляются на более простые вещества и образуются их активные метаболиты.
Важно отметить, что способность к расщеплению белков напрямую зависит от используемых при производстве заквасочных культур. Так, было установлено, что заквасочные молочнокислые культуры обладают протеолитической способностью (11–13). При этом, для молочнокислых бактерий необходимо соблюдение строгих требований в отношении питательной среды (11): их ограниченная способность к биосинтезу обусловливает потребность в экзогенном источнике аминокислот для оптимального роста (изолейцина, лейцина, валина, гистидина и метионина, а также пептидов) (14).