Москва, Россия
Москва, Россия
Москва, Россия
Федеральный научный центр пищевых систем им. В. М. Горбатова РАН
Россия
Москва, Россия
Растущий интерес к растительным белкам как к экологичной и эффективной альтернативе животным белкам обусловил появление новых продуктов на рынке, в т. ч. изолята белка конопли. Ключевым этапом в технологии получения белковых препаратов из растительного сырья является щелочная экстракция (pH 6,0–12,0) с последующим изоэлектрическим осаждением. Цель исследования – изучить влияние параметров экстракции и изоэлектрического осаждения (с расчетом теоретической и экспериментальной изоэлектрической точки) на выход белка из гидролизованного жмыха конопли и определить условия максимизации. Объект исследования – жмых конопли сорта Вера. Для оптимизации параметров экстракции (pH, температура, продолжительность) был использован трехфакторный план Бокса-Бенкена (15 экспериментальных точек). Установлено, что добавление хлорида натрия снижает эффективность экстракции на 6,8–13,5 % по сравнению с щелочным методом. Оптимальная чистота белка (92,6–93,1 %) достигается при изоэлектрическом осаждении в диапазоне pH 4,4–4,6, что не соответствует теоретической изоэлектрической точке (6,95–7,22). Анализ белкового профиля выделенной фракции выявил преобладание эдестина (~ 38 кДа) и альбумина (~ 21 кДа). Полученный изолят белка конопли содержит от 89,53 до 92,28 % белка (по методу Барнштейна и Кьельдаля соответственно), что свидетельствует о высоком качестве продукта. Регрессионная модель адекватно описывает технологический процесс (R2 = 0,983) с оптимальными условиями экстракции – pH 11,2, температура 52 °C и длительность 3 ч. Использование щелочного экстрагирования с последующим осаждением белка в его изоэлектрической точке позволяет эффективно выделять белок с выходом до 80 % относительно его количества в сырье, содержащем 34,32 ± 3,43 % сырого протеина.
Промышленная конопля, экстракция белка, изоэлектрическая точка, изолят белка, оптимизация, математическая модель, степень экстракции, профиль белка конопли, биоинформатика
1. Fang B, Peng Z, Chen B, Rao J. Unconventional sources of vegetable proteins: Technological properties. Current Opinion in Food Science. 2024;57:101150. https://doi.org/10.101 6/j.cofs.2024.101150
2. Hadnađev MS, Hadnađev TRD, Pojić MM, Šarić BM, Mišan AČ, et al. Progress in vegetable proteins isolation techniques: A review. Food and Feed Research. 2017;44(1):11–22. http://dx.doi.org/10.5937/FFR1701011H
3. Fang B, Chang L, Ohm J-B, Chen B, Rao J. Structural, functional properties, and volatile profile of hemp protein isolate as affected by extraction method: Alkaline extraction – isoelectric precipitation vs salt extraction. Food Chemistry. 2023;405:135001. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.135001
4. Серков В. А., Кабунина И. В. Конопля посевная – перспективный сырьевой ресурс для масложировой промышленности России. Международный сельскохозяйственный журнал. 2023. № 2. С. 188–191. https://elibrary.ru/RJMTYI
5. Rizzo G, Storz MA, Calapai G. The role of hemp (Cannabis sativa L.) as a functional food in vegetarian nutrition. Foods. 2023;12(18):3505. https://doi.org/10.3390/foods12183505
6. Burton RA, Andres M, Cole M, Cowley JM, Augustin MA. Industrial hemp seed: From the field to value-added food ingredients. Journal of Cannabis Research. 2022;4(1):45. https://doi.org/10.1186/s42238-022-00156-7
7. Leonard W, Zhang P, Ying D, Fang Z. Hempseed in food industry: Nutritional value, health benefits, and industrial applications. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2020;19(1):282–308. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12517
8. Banskota AH, Tibbetts SM, Jones A, Stefanova R, Behnke J. Biochemical characterization and in vitro digestibility of protein isolates from hemp (Cannabis sativa L.) by-products for salmonid feed applications. Molecules. 2022;27(15):4794. https://doi.org/10.3390/molecules27154794
9. Tang C-H, Ten Z, Wang X-S, Yang X-Q. Physicochemical and functional properties of hemp (Cannabis sativa L.) protein isolate. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 20 06;54(23):8945–8950. https://doi.org/10.1021/jf0619176
10. Liu M, Toth JA, Childs M, Smart LB, Abbaspourrad A. Composition and functional properties of hemp seed protein isolates from various hemp cultivars. Journal of Food Science. 2023;88(3):942–951. https://doi.org/10.1101/2022.06.01.494437
11. Karabulut G, Feng H, Yemiş O. Physicochemical and antioxidant properties of industrial hemp seed protein isolate treated by high-intensity ultrasound. Plant Foods for Human Nutrition. 2022;77(4):577–583. https://doi.org/10.1007/s11130-022-01017-7
12. El-Sohaimy SA, Androsova NV, Toshev AD, El Enshasy HA. Nutritional quality, chemical, and functional characteristics of hemp (Cannabis sativa ssp. sativa) protein isolate. Plants. 2022;11(21):2825. https://doi.org/10.3390/plants11212825
13. Potin F, Lubbers S, Husson F, Saurel R. Hemp (Cannabis sativa L.) protein extraction conditions affect extraction yield and protein quality. Journal of Food Science. 2019;84(12) :3682–3690. https://doi.org/10.1111/1750-3841.14850
14. Алексаночкин Д. И., Фоменко И. А., Алексеева Е. А., Чернуха И. М., Машенцева Н. Г. Получение растительного белка из семян и жмыха промышленной конопли: обзор способов переработки для использования в пищевой промышленности. Пищевые системы. 2024. Т. 7. № 2. С. 179–188. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2024-7-2-188-197
15. Нгует Х. Т. М. Исследование процесса экстракции белковых веществ из белого лепестка сои водными растворами минеральных кислот и щелочей. Успехи в химии и химической технологии. 2007. Т. 21. № 12. С. 33–35. https://elibrary.ru/QZMGNH
16. Mondor M, Hernández-Álvarez AJ. Processing technologies to produce plant protein concentrates and isolates. In: Manickavasagan A, Lim L-T, Ali A, editors. Plant protein foods. Cham: Springer International Publishing; 2022. pp. 61–108. https://doi.org/10.1007/978-3-030-91206-2_3
17. Mohanta TK, Khan A, Hashem A, Abd_Allah EF, Al-Harrasi A. The molecular mass and isoelectric point of plant proteomes. BMC Genomics. 2019;20(1):631. https://doi.org/10.118 6/s12864-019-5983-8
18. Ajibola CF, Aluko RE. Physicochemical and functional properties of 2S, 7S, and 11S enriched hemp seed protein fractions. Molecules. 2022;27(3):1059. https://doi.org/10.3390/molecules27031059
19. Dapčević-Hadnađev T, Dizdar M, Pojić M, Krstonošić V, Zychowski LM, et al. Emulsifying properties of hemp proteins: Effect of isolation technique. Food Hydrocolloids. 2019;89:912–920. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2018.12.002
20. Ma S, Ye A, Singh H, Acevedo-Fani A. Heat-induced interactions between microfluidized hemp protein particles and caseins or whey proteins. Food Chemistry. 2025;463:141290. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.141290
21. Rehman M, Fahad S, Du G, Cheng X, Yang Y, et al. Evaluation of hemp (Cannabis sativa L.) as an industrial crop: A review. Environmental Science and Pollution Research. 2021;28(38):52832–52843. https://doi.org/10.1007/s11356-021-16264-5
22. Li A, Zheng J, Han X, Jiang Z, Yang B, et al. Health implication of lactose intolerance and updates on its dietary management. International Dairy Journal. 2023;140:105608. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2023.105608
23. Isnaini L, Estiasih T, Suseno SH, Lestari LA. The role vegetable proteins to stabilize emulsion: A mini review. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;924(1):012036. http://dx.doi.org/10.1088/1755-1315/924/1/012036
24. Zhang J. Protein-protein interactions in salt solutions. Protein-protein Interactions-computational and Experimental Tools. 2012;6:359–376. https://doi.org/10.5772/38056
25. Zhang Y, Roman L, Kirkensgaard JJK, Corredig M. Effect of salt extraction on composition, structure, and thermal properties of pea protein. Food Chemistry. 2025;144650. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.144650
26. Cabral EM, Poojary MM, Lund MN, Curtin J, Fenelon M, et al. Effect of solvent composition on the extraction of proteins from hemp oil processing stream. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2022;102(14):6293–6298. https://doi.org/10.1002/jsfa.11979
27. Kozlowski LP. IPC–isoelectric point calculator. Biology Direct. 2016;11(1):55. https://doi.org/10.1186/s13062-016-0159-9
28. Kozlowski LP. IPC 2.0: Prediction of isoelectric point and pKa dissociation constants. Nucleic Acids Research. 2021;49(W1):W285–W292. https://doi.org/10.1093/nar/gkab295
29. Kaur N, Verma A, Girdhar M, Kumar A, Siddiqui MA, et al. Genome-wide analysis of the Cannabis sativa cytochrome P450 monooxygenase superfamily and uncovering candidate genes for improved herbicide tolerance. Frontiers in Plant Science. 2024;15:1490036. https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1490036
30. Kruchinin AG, Bolshakova EI. Hybrid strategy of bioinformatics modeling (in silico): Biologically active peptides of milk protein. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(1):46–57. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2022-1-46-57
31. Potin F, Saurel R. Hemp seed as a source of food proteins. In: Crini G, Lichtfouse E, editors. Sustainable agriculture reviews 42: Hemp production and applications. Cham: Springer International Publishing; 2020. pp. 265–294. https://doi.org/10.1007/978-3-030-41384-2_9
32. Yano H, Fu W. Hemp: A sustainable plant with high industrial value in food processing. Foods. 2023;12(3):651. https://doi.org/10.3390/foods12030651
