Сотрудники Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (Пущино) совместно с коллегой из Московского политехнического университета предложили новый метод ферментативного удаления лактозы. Фермент β-галактозидаза был заключён в полимерные микрокапсулы и закреплён на стеклянных пластинах. Такая конструкция оказалась стабильной, многоразовой и безопасной для самого продукта. Результаты исследования опубликованы в журнале Innovative Food Science & Emerging Technologies.

Лактозная непереносимость — распространённая проблема, которe. испытывают около двух третей взрослого населения мира (Gallo, et al., 2024). При этом молочные продукты остаются ценным источником кальция, белка и витаминов (Thorning et al., 2016). Поэтому создание доступных безлактозных решений — важная задача для науки и пищевой индустрии.

Сегодня для этого применяют мембранные технологии (Li et al., 2023), химический гидролиз или добавление свободного фермента β-галактозидазы, который расщепляет лактозу (Schulz & Rizvi, 2023). Но все эти методы имеют ограничения: высокие энергетические затраты, изменение вкусовых свойств или высокую стоимость, что связано в случае использования дорогостоящего фермента.

Учёные из Пущино предложили иной подход. Они поместили β-галактозидазу внутрь полимерных микрокапсул размером всего несколько микрометров. Эти капсулы выполняют роль «защитной оболочки», которая стабилизирует фермент. Далее капсулы фиксировались на стеклянных пластинах — получилась поверхность, работающая следующим образом: молоко контактирует с пластиной, и молекулы лактозы расщепляются на глюкозу и галактозу, не меняя вкус продукта.

Особое внимание в работе уделялось проверке того, как система ведёт себя в разных условиях. Исследователи установили, что она сохраняет активность в диапазоне температур от 22—40 °C и совместима с промышленными процессами. Оказалось, что увеличение площади пластины и числа капсул повышает эффективность гидролиза, а сами пластины можно использовать многократно: они выдерживали несколько циклов подряд без заметного снижения активности. При этом в ходе экспериментов удалось снизить уровень лактозы до показателей, соответствующих стандартам «низколактозного» и «безлактозного» молока (Ivory et al., 2022).

Разработка российских биофизиков показывает, что фермент можно превратить из одноразового расходного материала в устойчивый многоразовый инструмент. Это особенно важно для индустрии безлактозных продуктов, которая в последние годы демонстрирует стремительный рост и оценивается уже в миллиарды долларов.

Источник: пресс-служба ИТЭБ РАН.