Cheese- and buttermaking Cheese- and buttermaking Сыроделие и маслоделие 2073-4018 109253 10.21603/2073-4018-2025-4-41 Оригинальная статья Original article Оригинальная статья Biotechnology of Enzymatic Whey Hydrolysates with Fortified Amino Acid Composition Усовершенствованные биотехнологические принципы получения ферментативных сывороточных гидролизатов с обогащенным аминокислотным составом Родионов Иван Сергеевич Rodionov Ivan S. rodionovivan261@gmail.com https://orcid.org/0000-0002-5396-1548 Евдокимов Иван Алексеевич Evdokimov Ivan A. ievdokimov@ncfu.ru Абакумова Елена Анатольевна Abakumova Elena A. abacum0ffa@yandex.ru Чумаков Егор Эдуардович Chumakov Egor E. chumakofff.egor@gmail.com https://orcid.org/0000-0001-8460-2954 Лодыгин Алексей Дмитриевич Lodygin Alexei D. allodygin@yandex.ru Назаренко Дмитрий Михайлович Nazarenko Dmitrii M. d.masta121@gmail.com Северо-Кавказский федеральный университет Ставрополь Россия North-Caucasus Federal University Stavropol Russian Federation Северо-Кавказский федеральный университет Россия North-Caucasus Federal University Russian Federation Северо-Кавказский федеральный университет Ставрополь Россия North-Caucasus Federal University Stavropol Russian Federation Северо-Кавказский федеральный университет Ставрополь Россия North-Caucasus Federal University Stavropol Russian Federation Северо-Кавказский федеральный университет Ставрополь Россия North-Caucasus Federal University Stavropol Russian Federation Северо-Кавказский федеральный университет Ставрополь Россия North-Caucasus Federal University Stavropol Russian Federation 28 11 2025 28 11 2025 4 26 33 02 07 2025 15 10 2025 https://cheese.kemsu.ru/en/nauka/article/109253/view

Проблемы переработки молочной сыворотки, несмотря на многообразие существующих технологий и продуктов, до настоящего времени остаются актуальными, особенно с учетом высокой ценности сывороточных белков. Одним из наиболее востребованных направлений является создание функциональных напитков, при производстве которых используется процесс ферментативного гидролиза белков молочной сыворотки. Целью данной работы является изучение и совершенствование технологических параметров ферментативного гидролиза белков молочной сыворотки. Предложены биотехнологические принципы получения напитков, включающие электрохимическую активацию и ферментативный гидролиз белков молочной сыворотки. Изучено влияние электрохимической активации на динамику изменения рН молочной сыворотки, степень и продолжительность ферментативного гидролиза. В образцах гидролизованной сыворотки исследованы пептидные профили и число свободных аминогрупп с использованием системы Experion Pro260. Применение электрохимической активации позволяет интенсифицировать процесс гидролиза белков молочной сыворотки и повышает эффективность действия гидролитических ферментов. Проведена оптимизация процесса ферментативного гидролиза белков молочной сыворотки, обработанной электрохимической активацией, и определены оптимальные параметры процесса гидролиза: рН – 7,25, продолжительность ферментации – 6 ч, температура – 38–40 °С при использовании ферментов с активностью 25 000 и 36 000 единиц на мл. Анализ количественного и качественного состава спортивных напитков подтвердил обогащение аминокислотного состава.

Whey proteins are valuable components of functional drinks. Whey processing involves a wide range of technologies and products, e.g., whey protein enzymatic hydrolysis. The authors developed a new set of technological parameters of enzymatic hydrolysis. The research yielded new biotechnological principles for functional whey drinks based on electrochemical activation and enzymatic hydrolysis. Electrochemical activation affected the pH, degree, and time of enzymatic hydrolysis. The peptide profiles and the number of free amino groups in the samples of hydrolysed whey were studied using the Experion Pro260 system. Electrochemical activation intensified the hydrolysis and increased the effectiveness of hydrolytic enzymes. The optimal parameters of whey hydrolysis were as follows: pH 7.25, fermentation time – 6 h, temperature – 38-40 °C, enzyme activity – 25,000 units/mL and 36,000 units/mL. The resulting functional drinks were fortified with amino acids.

 молочная сыворотка подсырная сыворотка ферменты панкреатин ферментативный гидролиз трансформация электрохимическая активация whey cheese whey enzymes pancreatin enzymatic hydrolysis transformation electrochemical activation Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-26-00264, https://rscf.ru/project/25-26-00264/ The research was carried out at the expense of the grant of the Russian Science Foundation No. 25-26-00264, https://rscf.ru/project/25-26-00264/

Madureira, A. R. Bovine whey proteins – Overview on their main biological properties / A. R. Madureira [et al.] // Food Research International. 2007. Vol. 40(10). P. 1197–1211. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2007.07.005 Madureira, A. R. Bovine whey proteins – Overview on their main biological properties / A. R. Madureira [et al.] // Food Research International. 2007. Vol. 40(10). P. 1197–1211. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2007.07.005 Varnam, A. H. Dairy Protein Products / A. H. Varnam, J. P. Sutherland // Milk and Milk Products. Ed. by A. H. Varnam, J. P. Sutherland. – Boston, MA: Springer US, 1994. – P. 159–182. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-1813-6_4 Varnam, A. H. Dairy Protein Products / A. H. Varnam, J. P. Sutherland // Milk and Milk Products. Ed. by A. H. Varnam, J. P. Sutherland. – Boston, MA: Springer US, 1994. – P. 159–182. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-1813-6_4 Евдокимов, И. А. Вторичное молочное сырье в производстве функциональных продуктов / И. А. Евдокимов [и др.] // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. 2013. № 1. С. 116–119. https://elibrary.ru/rruwxf Evdokimov, I. A. Vtorichnoe molochnoe syr'e v proizvodstve funkcional'nyh produktov / I. A. Evdokimov [i dr.] // Vestnik Severo-Kavkazskogo federal'nogo universiteta. 2013. № 1. S. 116–119. https://elibrary.ru/rruwxf Davoodi, S. H. Health-Related Aspects of Milk Proteins / S. H. Davoodi [et al.] // Iranian Journal of Pharmaceutical Research. 2016. Vol. 15(3). P. 573–591. Davoodi, S. H. Health-Related Aspects of Milk Proteins / S. H. Davoodi [et al.] // Iranian Journal of Pharmaceutical Research. 2016. Vol. 15(3). P. 573–591. Aimutis, W. R. Bioactive properties of milk proteins with particular focus on anticariogenesis / W. R. Aimutis // The Journal of Nutrition. 2004. Vol. 134(4). P. 989S–995S. https://doi.org/10.1093/jn/134.4.989S Aimutis, W. R. Bioactive properties of milk proteins with particular focus on anticariogenesis / W. R. Aimutis // The Journal of Nutrition. 2004. Vol. 134(4). P. 989S–995S. https://doi.org/10.1093/jn/134.4.989S Kumar, R. Whey Proteins: A potential ingredient for food industry - A review / R. Kumar [et al.] // Asian Journal of Dairy and Food Research. 2018. Vol. 37(4). P. 283–290. https://doi.org/10.18805/ajdfr.DR-1389 Kumar, R. Whey Proteins: A potential ingredient for food industry - A review / R. Kumar [et al.] // Asian Journal of Dairy and Food Research. 2018. Vol. 37(4). P. 283–290. https://doi.org/10.18805/ajdfr.DR-1389 Kosseva, M. Use of immobilised biocatalysts in the processing of cheese whey / M. R. Kosseva [et al.] // International Journal of Biological Macromolecules. 2009. Vol. 45(5). P. 437–447. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2009.09.005 Kosseva, M. Use of immobilised biocatalysts in the processing of cheese whey / M. R. Kosseva [et al.] // International Journal of Biological Macromolecules. 2009. Vol. 45(5). P. 437–447. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2009.09.005 Panesar, P. S. Biotechnological approaches for the production of prebiotics and their potential applications / P. S. Panesar, S. Kumari, R. Panesar // Critical reviews in biotechnology. 2013. Vol. 33(4). P. 345–364. https://doi.org/10.3109/07388551.2012.709482 Panesar, P. S. Biotechnological approaches for the production of prebiotics and their potential applications / P. S. Panesar, S. Kumari, R. Panesar // Critical reviews in biotechnology. 2013. Vol. 33(4). P. 345–364. https://doi.org/10.3109/07388551.2012.709482 Mollea, C. Valorisation of cheese whey, a by-product from the dairy industry / C. Mollea [et al.] // Food Industry. Ed. by I. Muzzalupo. – IntechOpen, 2013. https://doi.org/10.5772/53159 Mollea, C. Valorisation of cheese whey, a by-product from the dairy industry / C. Mollea [et al.] // Food Industry. Ed. by I. Muzzalupo. – IntechOpen, 2013. https://doi.org/10.5772/53159 Siso, M. I. G. The biotechnological utilization of cheese whey: A review / M. I. G. Siso // Bioresource Technology. 1996. Vol. 57(1). P. 1–11. https://doi.org/10.1016/0960-8524(96)00036-3 Siso, M. I. G. The biotechnological utilization of cheese whey: A review / M. I. G. Siso // Bioresource Technology. 1996. Vol. 57(1). P. 1–11. https://doi.org/10.1016/0960-8524(96)00036-3 Korhonen, H. Bioactive peptides: Production and functionality / H. Korhonen, A. Pihlanto // International Dairy Journal. 2006. Vol. 16(9). P. 945–960. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2005.10.012 Korhonen, H. Bioactive peptides: Production and functionality / H. Korhonen, A. Pihlanto // International Dairy Journal. 2006. Vol. 16(9). P. 945–960. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2005.10.012 Агаркова, Е. Ю. Белки молочной сыворотки как источник антиоксидантных пептидов / Е. Ю. Агаркова, К. А. Рязанцева, А. Г. Кручинин // Сыроделие и маслоделие. 2020. № 2. С. 57–58. https://doi.org/10.31515/2073-4018-2020-2-55-56; https://elibrary.ru/bqarsa Agarkova, E. Yu. Belki molochnoy syvorotki kak istochnik antioksidantnyh peptidov / E. Yu. Agarkova, K. A. Ryazanceva, A. G. Kruchinin // Syrodelie i maslodelie. 2020. № 2. S. 57–58. https://doi.org/10.31515/2073-4018-2020-2-55-56; https://elibrary.ru/bqarsa Séverin, S. Milk biologically active components as nutraceuticals: Review / S. Séverin, X. Wenshui // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2005. Vol. 45(7–8). P. 645–656. https://doi.org/10.1080/10408690490911756 Séverin, S. Milk biologically active components as nutraceuticals: Review / S. Séverin, X. Wenshui // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2005. Vol. 45(7–8). P. 645–656. https://doi.org/10.1080/10408690490911756 Токаев, Э. С. Современный опыт и перспективы использования препаратов сывороточных белков в производстве функциональных напитков / Э. С. Токаев, Е. Н. Баженова, Р. Ю. Мироедов // Молочная промышленность. 2007. № 10. С. 55–56. https://elibrary.ru/ibqrnj Tokaev, E. S. Sovremennyy opyt i perspektivy ispol'zovaniya preparatov syvorotochnyh belkov v proizvodstve funkcional'nyh napitkov / E. S. Tokaev, E. N. Bazhenova, R. Yu. Miroedov // Molochnaya promyshlennost'. 2007. № 10. S. 55–56. https://elibrary.ru/ibqrnj Головач, Т. Н. Аллергенность белков молока и пути ее снижения / Т. Н. Головач, В. П. Курченко // Труды Белорусского государственного университета. Серия: Физиологические, биохимические и молекулярные основы функционирования биосистем. 2010. Т. 5, № 1. С. 9–55. https://elibrary.ru/ibqrnj Golovach, T. N. Allergennost' belkov moloka i puti ee snizheniya / T. N. Golovach, V. P. Kurchenko // Trudy Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Fiziologicheskie, biohimicheskie i molekulyarnye osnovy funkcionirovaniya biosistem. 2010. T. 5, № 1. S. 9–55. https://elibrary.ru/ibqrnj Tavano, O. L. Protein hydrolysis using proteases: An important tool for food biotechnology / O. L. Tavano // Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. 2013. Vol. 90. Protein hydrolysis using proteases. P. 1–11. https://doi.org/10.1016/j.molcatb.2013.01.011 Tavano, O. L. Protein hydrolysis using proteases: An important tool for food biotechnology / O. L. Tavano // Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. 2013. Vol. 90. Protein hydrolysis using proteases. P. 1–11. https://doi.org/10.1016/j.molcatb.2013.01.011 Chandrasekaran, M. Enzymes in Food and Beverage Production: An Overview / M. Chandrasekaran [et al.] // Enzymes in Food and Beverage Processing. Ed. by M. Chandrasekaran. – CRC Press, 2015. – Enzymes in Food and Beverage Production. P. 117–137. https://doi.org/10.1201/b19408 Chandrasekaran, M. Enzymes in Food and Beverage Production: An Overview / M. Chandrasekaran [et al.] // Enzymes in Food and Beverage Processing. Ed. by M. Chandrasekaran. – CRC Press, 2015. – Enzymes in Food and Beverage Production. P. 117–137. https://doi.org/10.1201/b19408 Бахир, М. В. Электрохимическая активация: история, состояние, перспективы / В. М. Бахир [и др.]. – М.: ВНИИИМТ, 1999. – 256 с. Bahir, M. V. Elektrohimicheskaya aktivaciya: istoriya, sostoyanie, perspektivy / V. M. Bahir [i dr.]. – M.: VNIIIMT, 1999. – 256 s. Ferreira, S. L. C. Robustness evaluation in analytical methods optimized using experimental designs / S. L. C. Ferreira [et al.] // Microchemical Journal. 2017. Vol. 131. P. 163–169. https://doi.org/10.1016/j.microc.2016.12.004 Ferreira, S. L. C. Robustness evaluation in analytical methods optimized using experimental designs / S. L. C. Ferreira [et al.] // Microchemical Journal. 2017. Vol. 131. P. 163–169. https://doi.org/10.1016/j.microc.2016.12.004 Dean, A. Response surface methodology / A. Dean, D. Voss, D. Draguljić // Design and analysis of experiments. – Cham: Springer International Publishing, 2017. – P. 565–614. https://doi.org/10.1007/978-3-319-52250-0_16 Dean, A. Response surface methodology / A. Dean, D. Voss, D. Draguljić // Design and analysis of experiments. – Cham: Springer International Publishing, 2017. – P. 565–614. https://doi.org/10.1007/978-3-319-52250-0_16