Υδρολύματα πρωτεΐνης ψαριών: Βελτίωση των οργανοληπτικών χαρακτηριστικών

Τα υδρολύματα πρωτεϊνών, είναι ένα μείγμα αμινοξέων και ολιγοπεπτιδίων, το οποίο προκύπτει με διάφορους τρόπους.

Υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον στη βιομηχανία για τα πρωτεϊνικά υδρολύματα, λόγω των ευεργετικών επιδράσεων που αυτά έχουν στα παραγόμενα τρόφιμα αλλά και στην υγεία των ανθρώπων.

Παρόλο που η υδρόλυση των πρωτεϊνών μπορεί να πραγματοποιηθεί με χημικό τρόπο, προτιμάται η ενζυμική μέθοδος. Αυτό συμβαίνει επειδή είναι πιο ήπια, αλλά και πιο ελεγχόμενη μέθοδος λόγω την εκλεκτικότητας των διαφόρων πρωτεασών.

Η υψηλή ποιότητα πολλών υδρολυμάτων, επιτρέπει την εφαρμογή τους στην σύνθεση τροφίμων που προορίζονται για άτομα με διατροφικούς περιορισμούς, όπως οι αθλητές, οι οποίοι επιζητούν μεγαλύτερη πρόσληψη πρωτεϊνών.

Στη βιομηχανία τροφίμων χρησιμοποιούνται ως γαλακτοματοποιητές, αφριστικοί παράγοντες και πηκτωματοποιητές.

Ωστόσο, υπάρχουν κάποιες προκλήσεις στη χρήση τους, όπως η πικρή γεύση, για την απομάκρυνση της οποίας έχουν γίνει κάποιες προσπάθειες.

Τα πρωτεϊνικά υδρολύματα έχουν δείξει πιθανή συμβολή και στην αναδόμηση των ιστών έπειτα από κάποια τραυματική εμπειρία, όπως έπειτα από χειρουργική επέμβαση, εγκαύματα, γαστρικό έλκος, μυϊκά τραύματα κ.α.

Τα ενζυματικά υδρολύματα πρωτεϊνών, μπορούν να παραληφθούν από παραπροϊόντα του φιλεταρίσματος ιχθυηρών στη βιομηχανία. Αν και τα συγκεκριμένα υδρολύματα εξετάζονται ως πιθανά συστατικά τροφίμων, αυτό έχει κάποια εμπόδια, κυρίως λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε αλάτι και της έντονης οσμής ψαριού. Επίσης, η πικρή γεύση που παρουσιάζουν μπορεί να συνδέεται με υδροφοβικά πεπτίδια που περιέχονται σε αυτά.

Τα πρωτεϊνικά υδρολύματα που προέρχονται από ιχθυηρά, είναι πλούσια σε αμινοξέα, και μπορεί να έχουν ευεργετικές βιολειτουργικές ιδιότητες, όπως αντιοξειδωτική και αντι-υπερτασική δράση, κάτι που τα καθιστά πολύτιμα πρόσθετα τροφίμων.

Πρόσφατα πραγματοποιήθηκε μια μελέτη, στην οποία παρήχθησαν πρωτεϊνικά υδρολύματα από υπολείμματα (κεφάλι και ραχοκοκαλιά) σολομού Ατλαντικού (Salmo salar) καθώς και μπακαλιάρου Ατλαντικού (Gadus morhua) με τη βοήθεια δύο διαφορετικών ενζύμων. Μελετήθηκαν οι επιδράσεις χρήσης μικροφίλτρων και νανοφίλτρων στη χημική σύσταση των πρωτεϊνών που ανακτήθηκαν, καθώς και οι οργανοληπτικές ιδιότητες των τελικών προϊόντων.

Η επιλογή των πρώτων υλών (σολομός ή μπακαλιάρος) αλλά και των χρησιμοποιούμενων ενζύμων για την πρωτεόλυση, είχαν αμελητέα επίδραση, ενώ η χρήση νανοφίλτρων μείωσε σημαντικά τους μεταβολίτες, την τέφρα, και την ένταση συγκεκριμένων οργανοληπτικών χαρακτηριστικών.

Αντίθετα, αυξήθηκε η ένταση της πικρής γεύσης μετά το νανοφιλτράρισμα, κάτι που υποδηλώνει πως αυτή συνδέεται με την παρουσία μικρών πεπτιδίων τα οποία συγκρατήθηκαν από το φίλτρο. Η σύνθεση των πικρών αυτών πεπτιδίων, συνδέεται με την εκλεκτικότητα των ενζύμων και το βαθμό υδρόλυσης.

Το συνολικό οργανοληπτικό προφίλ των πρωτεϊνικών υδρολυμάτων οφείλεται σε πεπτίδια, ελεύθερα αμινοξέα, και διαλυτά σε νερό μόρια και μεταβολίτες. Ο σολομός και ο μπακαλιάρος έχουν παρόμοιους υδατοδιαλυτούς μεταβολίτες, αλλά σε διαφορετικά επίπεδα, οπότε συνεισφέρουν σε διαφορετικό βαθμό στο τελικό οργανοληπτικό προφίλ. Το οξείδιο της τριμεθυλαμίνης μπορεί ενζυμικά να αποικοδομηθεί σε διμεθυλαμίνη και τριμεθυλαμίνη, υψηλά επίπεδα των οποίων συνδέονται με την οσμή «ψαρίλας».

Η προετοιμασία των δειγμάτων έγινε με διάλυση των πρώτων υλών  σε νερό, ελαφριά θέρμανση, προσθήκη των ενζύμων, ισχυρή θέρμανση μετά από 50 λεπτά για διακοπή της ενζυμικής δραστηριότητας και έπειτα ένα πρώτο φιλτράρισμα. Ακολούθησε η μικρο- και νανο- διήθηση.

Έπειτα, ακολούθησε οργανοληπτική αξιολόγηση, από εκπαιδευμένο πάνελ, σε διαλύματα των παραληφθέντων πρωτεϊνικών υδρολυμάτων, με 2% ξ.ο. σε νερό βρύσης. Αξιολογήθηκαν η συνολική ένταση, η αλμυρή, η γλυκιά, η όξινη, η πικρή, η μεταλλική, η ουμάμι κ.α. γεύση και άλλα χαρακτηριστικά.

Οι μεταβολίτες ποσοτικοποιήθηκαν με τη χρήση NMR φασματοσκοπίας.

Έγινε στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων με τη χρήση διάφορων χημειομετρικών εργαλείων.

Από τα αποτελέσματα, βρέθηκε πως η πικρή και η καυστική γεύση συνδέθηκαν με τη νανοδιήθηση, όπως αναμενόταν.

Ερευνήθηκε ακόμα η επίδραση της ανάκτησης και καθαρισμού των υδρολυμάτων, καθώς και της κατανομής μοριακού βάρους.

Μετά την ανάκτηση των υδρολυμάτων, πραγματοποιήθηκε περιγραφική οργανοληπτική αξιολόγηση για τη μελέτη της επίδρασης της διήθησης και της νανοδιήθησης στα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά τους.

Το νανοφιλτράρισμα των πρωτεϊνικών υδρολυμάτων μείωσε σημαντικά τους μεταβολίτες, μειώνοντας σημαντικά την ένταση των οργανοληπτικών χαρακτηριστικών που αξιολογήθηκαν. Όμως, η ίδια μέθοδος ευθύνεται για την έντονα πικρή γεύση των ιζημάτων, λόγω των μικροπεπτιδίων που συγκρατήθηκαν. Οπότε, μπορεί να εξαχθεί το συμπέρασμα πως η νανοδιήθηση βοηθάει στη βελτίωση των οργανοληπτικών χαρακτηριστικών των πρωτεϊνικών υδρολυμάτων από ιχθυηρά, με την πικρή γεύση να αποτελεί από την άλλη ένα μειονέκτημα της μεθόδου που θα πρέπει να διερευνηθεί περαιτέρω και να επιλυθεί. Η διαφοροποίηση στα χρησιμοποιούμενα ιχθυηρά και τα διαφορετικά ένζυμα που χρησιμοποιήθηκαν, δεν έδειξαν να έχουν κάποια επίδραση στη γεύση και την οσμή των παραληφθέντων υδρολυμάτων.

Πηγές:

• https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1750-3841.15855?utm_content=182350610&utm_medium=social&utm_source=linkedin&hss_channel=lcp-44645
• https://www.cambridge.org/core/journals/nutrition-research-reviews/article/protein-hydrolysates-and-tissue-repair/F701610E19670D24E320760B74ABFAC3
• Industrial Biotechnology and Commodity Products, O.P. Ward, in Comprehensive Biotechnology (Second Edition), 2011
• K. Bélafi-Bakó, in Handbook of Waste Management and Co-Product Recovery in Food Processing, Volume 1, 2007
• Protein hydrolysates In Meyler’s Side Effects of Drugs (Sixteenth Edition), 2016
• Volume 3, Andrea M. Liceaga, Felicia Hall, in Encyclopedia of Food Chemistry, 2019

 *Κατερίνα Κουδούνα Τεχνολόγος Τροφίμων, MSc Διαχείριση Ποιότητας Τροφίμων, ΜSc Νομοθεσία Τροφίμων και Ποτών