CC BY
49АНТИОКСИДАНТНАЯ АКТИВНОСТЬ ЦИАНОГЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
Лесовская М.И.
Профессор Красноярского государственного аграрного университета, д.б.н.
ANTIOXIDANT ACTIVITY OF CYANOGENIC VEGETABLE RAW MATERIALS
Lesovskaya M.
Professor of the Krasnoyarsk State Agrarian University, Doctor of Biological Sciences
Аннотация
Антиоксидантная активность исследованных растительных объектов не коррелирует с содержанием цианогенных производных. Виноград, мак и миндаль характеризовались максимальным содержанием цианидов и высокой антиоксидантной активностью. Использование данного сырья в пищевой технологии связано с риском негативных эффектов для здоровья потребителей. При этом риск может быть обусловлен не антиоксидантами, а цианидами. Такие виды растительного сырья, как горох, фасоль, бобы, облепиха, лимонник содержат субфизиологические количества цианидов и обладают высокой антиоксидантной активностью, поэтому могут служить перспективным и безопасным источником новых продуктов питания или адаптогенных добавок к пище.
Abstract
The antioxidant activity of the plant objects which was observed does not correlate with the level of cyano-genic metabolites in their structure. Grapes, poppy seeds and almonds had the highest cyanides level and high antioxidant activity. The use of this raw material in food technology is associated with the risk of negative effects to consumers health. So the risk may be due to the cyanides, not antioxidants. Peas, legumen, faba, sea buckthorn, schisandra contain small amounts of cyanides and have high antioxidant activity. They can be as a good and safe-ness source of new food products or adaptogenic food micronutrients.
Ключевые слова: цианогенные гликозиды, виноград, мак, миндаль, горох, бобы, фасоль, антиокси-данты, хемилюминесцентный анализ.
Keywords: cyanogenic glycosides, grapes, poppy seeds, almonds Peas, legumen, faba, sea buckthorn berry, schisandra, antioxidants, chemiluminescence analysis.
Согласно общеизвестной максиме, всё есть яд и всё есть лекарство; ничто не лишено ядовитости, поскольку негативный физиологический эффект соединений опосредован их дозой, а не их природой. Так, один из наиболее сильных токсинов, цианистоводородная кислота (формонитрил, синильная кислота), имеет весьма широкое распространение в тканях животных и растений. В растительных клетках синтезируются цианогенные гликозиды. Их метаболизм включает стадии гидролиза, в ходе которых освобождается цианистый водород HCN. Его производными являются цианиды щелочных металлов калия и натрия, галоидоцианы, дициан и некоторые другие метаболиты. Механизм токсичного влияния цианогенных гликозидов заключается в том, что они блокируют функцию цитохро-мов дыхательной цепи, в связи с чем кислород, переносимый кровью, не усваивается тканями, происходит разобщение нормальных процессов газообмена, активируются аутолитические реакции окислительного стресса и цепного свободноради-кального окисления [1]. При этом в субфизиологических дозах (ниже мкМ) данные соединения не являются смертельно опасными, их влияние ограничивается локальными реакциями, например усилением кишечной перистальтики. Такая биохимическая стратегия является эволюционно закреплённой защитной реакцией растений на популяци-онное давление фитофагов, а также адаптацией к расширению границ ареала обитания [2]. В группе
цианидов далеко не все являются безусловными токсинами, более того, некоторые являются жизненно необходимыми, например витамин В12 (ци-анкоболамин).
В соответствии с современными концепциями адекватного и оптимального питания одним из магистральных направлений современной пищевой технологии является поиск новых сочетаний известных продуктов или нетрадиционные источники растительного сырья, которые могут обеспечить или усилить функциональные свойства продуктов питания. Так, в производстве хлебобулочных изделий всё чаще используют семена льна в качестве источника полиненасыщенных жирных кислот, относящихся к наиболее дефицитным функциональным нутриентам. В то же время показано, что однократный приём размолотых льняных семян в объёме трети чайной ложки может вызвать интоксикацию у ребёнка, а у взрослого человека аналогичные физиологические нарушения могут возникнуть при употреблении за один раз трёх чайных ложек льняного размола [3] или макового зерна [4]. Благодаря развитой индустрии бытовой техники потребители широко используют блендеры и портативные мельницы, обеспечивающие эффективное измельчение растительного сырья. При этом из растительной матрицы высвобождается намного больше органических цианогенов, в частности, амигдалина при размалывании семян льна, миндаля, абрикосов [5].
В настоящее время рационы становятся всё менее стандартизированными и унифицированными. Перечень нетрадиционных видов растительного сырья, специй, приправ, функциональных добавок стремительно расширяется с учётом межкультурных обменов, повышения миграционной активности. Национальные традиции питания комбинируются в сочетаниях, не существовавших ещё несколько десятилетий назад. В этих условиях использование источников цианогенных соединений должно быть оправдано преобладанием их подтверждённых полезных эффектов над потенциальным риском, к тому же этот риск не столь критичен. Ранее было показано, что при использовании семян цианогенных растений количество содержащихся в них цианидов снижается [6].
Способностью синтезировать цианогенные гликозиды в различной степени обладают различные кормовые и съедобные растения, включая плоды фруктовых и плодово-ягодных культур [7, 8]. Среди наиболее востребованных потребительских свойств фитонутриентов доминируют их ан-тиоксидантные свойства. Действительно, растительное сырьё является источником комплексов биологически активных соединений, синергично препятствующих нарушению баланса метаболитов цепных реакций кислородного обмена. Для сопоставления антиоксидантного потенциала таких комплексов необходимо использовать хорошо воспроизводимые единые экспериментальные условия и экспрессный количественный метод фиксирования результатов. Подобную возможность предоставляет хемилюминесцентный анализ ингибитор-ного влияния тестируемых объектов на заданный уровень продукции свободных радикалов в реакционной среде Фентона (И202+Ре2+) [9].
Целью работы являлась сравнительная оценка антиоксидантных свойств различного растительного сырья с учётом содержания цианидов в его составе.
Материалы и методы. Использовали высушенные плоды, собранные на садовом участке в Емельяновском районе (вишня, лимонник, обле-
С. мМ 7.000
6.000
пиха, горох, бобы, фасоль), приобретённые в торговой сети (виноград, мак), а также освобождённые от перикарпических оболочек семена сливы, миндаля, финика, яблони. Навеску растительного материала (10 г) измельчали в фарфоровой ступке, полученную кашицу переносили в мерную пробирку и добавляли дистиллированную воду до суммарного объёма 50 мл, перемешивали и фильтровали через складчатый фильтр. Содержание цианидов в растительном сырье определяли бензидин-роданидным методом [10]. К 10 мл экстракта добавляли 2 мл свежеприготовленной смеси бензидинового реактива и 0,5 мл насыщенного раствора гидрокарбоната натрия. Пробирки выдерживали на водяной бане (60оС, 20 мин.) до появления голубой окраски раствора. После охлаждения раствор колориметриро-вали при Х=540 нм (кювета 1 см). Для построения калибровочного графика использовали раствор роданида калия в диапазоне концентраций 0,1... 1 мМ. Антиоксидантную активность определяли методом люминол-зависимой хемилюминесценции
(«Биохемилюминометр 3606») с использованием реакционной среды Фентона, методика подробно описана [11]. Критериями сравнения служили кинетические параметры хемилюминесценции (I, имп./с) и светосумма за период наблюдения (8, %). Результаты обрабатывали общепринятыми методами параметрического анализа с оценкой достоверности межгрупповых отличий по критерию Сть-юдента.
Результаты и обсуждение. Из результатов определения содержания цианид-ионов в растительном сырье (рис. 1) следует, что наибольшими значениями характеризовались три объекта (в порядке убывания): миндаль (сем. Розовые), виноград (сем. Виноградовые) и мак (сем. Маковые). Минимальный уровень цианидов в исследованном перечне соответствовал таким объектам, как бобы, фасоль и горох (сем. Бобовые), мандарин (сем. Рутовые), финик (сем. Пальмы) и лимонник (сем. Ли-монниковые). Таким образом, судя по полученным результатам, распределение субстратов по содержанию цианидов не зависит от их таксономической принадлежности.
Г
■
#
# 5Г
■
п . п . п
■к> Jp JS- A JS
/ ✓ / ^ у
Г
5.000 4.000 3.000 2.000 1.000
Рис. 1. Содержание цианидов в исследуемых объектах
На рис.2 отражены результаты оценки антиоксидантной активности исследуемых объектов. Из полученных данных следует, что содержание анти-оксидантных компонентов в субстратах в большей
степени определяется принадлежностью растительных источников к определённому таксону.
1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 130 190 200
Рис. 2. Кинетика хемилюминесценции в модели Фентона под влиянием исследуемых объектов
По уровню антиоксидантной активности экстрактов изучаемые объекты можно подразделить на три группы (рис. 3).
Рис. 3. Антиоксидантная активность исследуемых объектов
Максимально выраженные антиоксидантные свойства были выявлены у трёх объектов (виноград, лимонник, облепиха), под влиянием которых снижение светосуммы ХЛ-реакции составило
88...90%. Такой результат можно объяснить с учётом данных по химическому составу плодов этих растений (табл. 1) [12].
Таблица 1
Антиоксидантные компоненты в составе исследованных объектов (% от суточной потребности в 100 г __продукта)_
Объект Компоненты антиоксидантной системы
протеины пищевые витамин ß-каро- витамин витамин селен
волокна А тин В2 С
Мак 20 98 0 0 5,6 1,1 25
Лимонник 0 27 0 0 0 644 12,7
Виноград 2 16 0 0 5 6 1,1
Слива 31 0 0 0 0 0 0
Яблоко 2 0 0 0 0 0 0
Вишня 24 0 0 0 0 0 0
Миндаль 21 0 0 0 0 0 0
Горох 21 56 0,2 0,2 8,3 0 24
Фасоль 23 62 0 0,2 10 5 45
Бобы 29 125 0,3 0,6 19 1,6 15
Облепиха 1,3 10 28 30 3 222 2
Мандарин 0,9 10 1 1 2 42 0,2
Финик 2 0 0 0 0 0 0
Содержание витаминов с антиоксидантной функцией в плодах лимонника обеспечивает суточную потребность организма человека, соответственно, на 644% (витамин С) и 200% (витамин Е); аналогичные величины для облепихи составляют 222% и 33%. Содержание этих витаминов в составе винограда более низкое, однако в его составе преобладают соединения с высокой восстановительной активностью (моносахариды и биофлавоно-иды), присущая антиоксидантам. Это свойство используют при изготовлении адаптогенных комплексов. Так, одним из высокотехнологичных пищевых антиоксидантов является ресвератрол, получаемый из винограда [13].
Cредним уровнем антиоксидантной активности характеризовались миндаль, горох, фасоль, бобы и мак. Способность миндаля ингибировать продукцию свободных радикалов, скорее всего, обусловлена протеинами, т.к. другие антирадикальные компоненты в его составе в аналитически доступном количестве отсутствуют. Остальные представители этой группы, напротив, содержат в своём составе антиоксиданты различной природы, что обеспечивает синергичный эффект.
В третьей группе объектов (слива, яблоко, вишня, мандарин, финик) достоверные антиокси-дантные эффекты не были выявлены, отличие от контроля было сопоставимо с ошибкой измерения.
Выводы.
Сравнение результатов ХЛ-анализа с данными аналитического определения цианидов позволяют видеть, что антиоксидантная активность не коррелирует с содержанием цианогенных производных. У трёх видов растительного сырья с высокой АО одновременно зафиксировано высокое содержание цианидов (виноград, мак, миндаль), что может быть причиной негативных эффектов для здоровья потребителей. Это необходимо учитывать при использовании данных видов растительного сырья в качестве пищевых ингредиентов или адаптогенных комплексов. Эффект не следует связывать с действием антиоксидантов, а снижение содержания цианидов в исходном сырье представляет собой
вполне решаемую технологическую задачу. Такие виды растительного сырья, как горох, фасоль, бобы, облепиха, лимонник содержат субфизиологические количества цианидов и обладают высокой антиоксидантной активностью, поэтому могут служить перспективным источником новых продуктов питания или адаптогенных добавок к пище.
Список литературы
1. Тарасенко В.И., Гарник Е.Ю., Шмаков
B.Н., Невинский Г.А., Константинов Ю.М. Влияние нарушений в функционировании дыхательного комплекса на уровень активных форм кислорода в клетках арабидопсиса // Известия Иркутского государственного университета. Серия: Биология. Экология, 2010.
2. Хочачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация. - М.: Мир,1988. - 568 с.
3. Duke J.A. Handbook of Phytochemical Con-stituens of GRAS Herbst and other Economical Plants. Boca Raton: CRC Press, 1992.
4. Коротких М.О., Ткачев А.В. Химическое профилирование Papaver kuvajevii: определение содержания таксифиллина - основного цианогенного гликозида // Химия растительного сырья. - 2018, №2. С. 71-75.
5. Резвицкий Т.Х., Тикиджан Р.А., Митлаш А.В., Калашник В.Ю., Кочубей С.С. Льняное семя, его польза и вред // The Scientific Heritage. - 2019.
C. 25-27.
6. Лесовская М.И., Колесецкая Г.И., Тэседо Т.Г. Содержание цианидов в семенах съедобных растений // Биология в школе. - 2007, №1. С. 10-15.
7. Соколова И.Г. Ядовитые растения Псковской области // Вестник Псковского государственного университета. Серия: Естественные и физико-математические науки, 2008.
8. Магомедов К.Г. Ядовитые и вредные растения выгонов, сенокосов, пастбищ // Научные известия. - 2017, №6. - С. 13-16.
9. Аминова А.Ф., Сухарева И.А., Мазитова А.К. Окислительная деструкция фенола реактивом
Фентона // Вода и экология: проблемы и решения. - 2018, №4(76). С. 3-8.
10. Полюдек-Фабини П., Бейрих А. Органический анализ. - Л.: Химия, 1981. - 624 с.
11. Lesovskaya M.I., Igoshin A.S. Chemilumines-cent analysis as perspective instrument for the honey quality assessment // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020, 548(4), 042003
12. Химический состав и пищевая ценность продукта: электронный калькулятор. Материалы сайта https://health-diet.ru/
13. Садовой В.В., Щедрина Т.В., Шлыков С.Н., Трубина И.А., Селимов М.А Антиоксидант-ная пищевая добавка из ягодной кожуры красного винограда // Пищевая промышленность. - 2013, № 12. - С. 68-70.
FUNCTIONAL PASTY CHEESE PRODUCTS WITH FILLERS
Novhorodska N.
Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor Vinnytsia National Agrarian University
Ukraine
Abstract
The results of research allow us to conclude about the possibility and feasibility of using sea kale (laminaria) to create a new curd mass with harmonious taste and flavor using mathematical programming, as well as conducting their own experimental research allow us to draw the following conclusions and make specific suggestions both for producers and consumers of this product
The optimal concentration of the main components was established. The cottage cheese with a fat mass fraction of 5%, sea kale, table salt and gelatin stabilizer. The recipe of the curd mass has the following composition, i.e. 5%- 93% of cottage cheese, 5% of sea kale, 1.5% of table salt, and 0.5%of gelatin.
The organoleptic characteristics of cheese products with sea kale have not significantly changed. The taste of the test samples was slightly salty with a pleasant taste of sea kale. The consistency of the test samples was homogeneous and gentle.
Keywords: cottage cheese, curd mass, fillers, starter, quality, sea kale.
The main task of the state is to ensure the highest standard of living. To fulfill this task, it is important to provide the population with high quality food. It is possible to satisfy the population's need for milk and dairy products by transferring the dairy industry to new management methods. The dairy industry is one of the main sectors of the economy providing the population with milk and dairy products. They are one of the main foods and their role in human nutrition is growing.
The health of the population and so-called diseases of civilization is largely determined by the state of the normal microflora of the human body. That is why a new direction of medicine and food biotechnology became widespread in the developed countries in the 1990s. We mean industrial production and mass use of food products aimed at correcting the normal microflora of the digestive tract. So, we are talking about fermented milk products and their role in maintaining good health.
The problem of preserving and improving the health of the country's population is a priority of the state. Research of creating effective measures to increase the creative longevity of the population, preserve its health and prevent disease is relevant and has social, economic and political significance. The balanced diet is the most important factor for a large part of the elderly population. The importance of functional foods containing ingredients that increase the body's resistance to disease, allowing it to maintain an active lifestyle for a long time, is growing.
Functional foods are products intended for systematic consumption in the diets of all age groups of
the healthy population in order to reduce the risk of developing various diseases, maintaining and improving health [13].
These products effect is caused by physiologically functional ingredients in their composition; they can have a beneficial effect on metabolic and biochemical processes, psychosocial behavior, and the basic physiological functions of the body. The main components of functional products can be only physiologically active and safe substances, which properties have been scientifically proven; the norms of their daily use as a part of food rations are necessarily defined [17].
The problem of healthy eating has troubled mankind for many years. Fermented milk products are natural dairy and protein products, they are one of the most valuable dairy products and food in general.
They contain the same amino acids as milk. Fermented milk products have a much higher content of minerals and less lactose.
The high content of calcium allows to recommend fermented milk products for the treatment and prevention of various inflammatory processes.
These products have long been recognized as dietary due to high digestibility and stimulation of the secretory function of the stomach and pancreas.
Lots of enterprises are successfully introducing new technologies that can speed up the production of the finished product in addition to the production of fermented milk products. Progressive recipes and technological solutions enable the dairy industry to withstand a difficult period when energy prices are rising.
Fermented milk products are more valuable than milk. Dietary and medicinal properties of these products are due to the beneficial effects on the human body,
