CC BY
91
УДК 543.9
АНТИОКСИДАНТЫЕ СВОЙСТВА ЙОДОСОДЕРЖАЩЕЙ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ ДОБАВКИ «ЙОДХИТОЗАН»
Е.Е. ПОНОМАРЕВ, кандидат технических наук, главный научный сотрудник лаборатории
A.Н. МАМЦЕВ, доктор биологических наук, директор Л.Ф. ПОНОМАРЕВА, кандидат биологических наук, зав.
кафедрой
B.Н. КОЗЛОВ, доктор биологических наук, зав. лабораторией
Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского (филиал в г. Мелеузе) E-mail: vkozlov@mfmgutu.ru
Резюме. В работе изучены антиоксидантные свойства йодосодержащей биологически активной добавки на основе хитозана и НМ-В геллановой камеди в модельных тест-системах, где инициировались реакции образования активных форм кислорода и процессы перекисного окисления липидов. Методом хемилюминесцентного анализа установлено, что исследуемое йодосодержащее органоминеральное соединение снижает светосумму и максимальную светимостьхемилюминесценции в модельных тест-системах и молочном напитке. Хитозан и НМ-В геллановая камедь, входящие в состав БАД, обеспечивают нивелирование прооксидантных свойств струмотропного биомикроэлемента йода.
Ключевые слова: свободные радикалы, антиоксиданты, хитозан, органически связанные формы йода, активные формы кислорода, перекисное окисление липидов, хеми-люминесценция.
Известно, что большинство регионов Российской Федерации характеризуются недостатком йода в почве и воде, который приводит к нарушениям функций щитовидной железы. Программы, разработанные и проводимые в 1950-1970 гг по массовой профилактике эндемического зоба на территории СССР позволили скорректировать йо-додефицит. Однако в середине 80-х гг ХХ века внимания к этому вопросу снизилось, что привело к росту тиреоидной патологии [1]. Сегодня в связи с актуальностью рассматриваемой проблемы создаются новые виды йодосодержащих средств и биологически активных добавок, предназначеных для повышение эффективности индивидуальной, групповой и массовой профилактики йододефицитных заболеваний и зобных трансформаций.
Современные технологии в области промышленного производства йодосодержащих БАД предусматривают использование органических матриц природного генеза для обеспечения процессов стабилизации неорганических форм йода, среди которых к числу наиболее широко применяемых относятся белок казеин пектин, липиды, пептиды, полипептиды, белки микробиологического происхождения, аминокислоты. По мнению
74 ---------------------
ведущих специалистов в области клинической эндокринологии, органические матрицы в составе йодосодержащих БАД должны отвечать следующим требованиям: обеспечивать стабилизацию; пролонгировать физиологические эффекты биомикроэлементов; обеспечивать энтеросорбцию струмогенов - блокаторов усвоения йода, а также антиоксидантную активность, нивелируя прооксидантные свойства неорганических форм йода.
Цель наших исследований - изучить антиоксидантные свойства биологически активной добавки, содержащей в своем составе неорганические формы йода, стабилизированные в органических матрицах - геллановой камеди и пищевом хитозане.
Условия, материалы и методы. Состав и технология промышленного производства нового вида йодосодержащего органоминерального соединения разработаны в научно-исследовательской лаборатории «Пищевые технологии» филиала МГУТУ в г Мелеузе [Пат. № 2380984 от 10.02.2010 г].
Для оценки антиоксидантных свойств использова модельные тест-системы, в которых имитировали образование активных форм кислорода и реакцию перекисного окисления липидов (ПОЛ). В качестве первой модельной тест-системы использовали 20 мл фосфатного буфера с добавлением цитрата натрия и люминола [3], второй - суспензию липопротеидов желтка куриных яиц [2]. Желток смешивали с фосфатным буфером в соотношении 1:5, гомогенизировали, доводили содержание белка до 1 мг/мл дальнейшим разведением. ПОЛ инициировали добавлением к 20 мл полученного гомогената 1 мл 50 мМ раствора сернокислого железа при постоянном перемешивании. В результате окисления ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов, развиваласьхемилюми-несценция, по интенсивности которой судили о процессах ПОЛ. Регистрировали спонтанное свечение и светосумму хемилюминесценции (ХЛ) за 5 минут измерения, величину быстрой вспышки в момент введения солей железа и максимальную амплитуду свечения. Во время исследования температуру образца поддерживали на уровне 37 0С. Регистрацию ХЛ проводили на хемилюминомере ХЛ-003.
22.00
19.80
17.60
15.40
13.20
3 Ї 11.00
г 8.80
о>
X 6.60
4.40
о с 2.20
р
00 о 0.00
0.0
f/ґ^ ч I
■ . , :
і / / 4
И. JL Г* ■ ■ ■ і 1 ■ ■ ■> - _1 1 L_ 1 | 1 1 1 1 і її i j і і і i
1.0
2.0
3.0
4.0
Время, Иин
Рисунок. Хемилюминесценция в первой модельной системе: 1 - контроль; 2 - добавление водного раствора БАД в концентрации 0,022 мкг/мл; 3 - 0,220 мкг/мл; 4 - 2,22 мкг/мл.
Концентрацию йода в пробе рассчитывали соответственно средней физиологической дозе, создаваемой в организме человека при употреблении изучаемой БАД, обеспечивающей 50 % (75 мкг) от суточной потребности в йоде. В модельные тест-системы вводили исследуемый раствор в количестве 0,1 мл - среднефизиологическая доза, содержащая 0,220 мкг БАД, а также в объеме 1,0 мл и 0,01 мл - соответственно в 10 раз большая и в 10 раз меньшая дозы.
Антиоксидантную активность молочного напитка с БАД «Йодхитозан» изучали на 1-е, 3-и и 5-е сутки хранения. Для регистрации хемилюминесценции прибор ХЛ-003 настраивали по следующим параметрам: «Термостат
- включен», «Мешалка - быстро», «Время измерения - 5 минут». При этом объем напитка составлял 10 мл, температура - 25 0С, рН - 6,65...6,75. В качестве инициатора процессов ПОЛ использовали железо двухвалентное в концентрации 510-2 М [Пат. РФ № 2402764 от 27.10.2010 г]. Рецептура напитка молочного, обогащенного БАД «Йодхитозан» (в расчете на 1000 кг без учета потерь): молоко
несценции при концентрация БАД 0,220 мкг/мл составляло 33,47 ± 1,62 у. е. (р < 0,001), а в контроле - 43,70 ± 1,27 у. е., то есть интенсивность свечения снизилась на 23,4 % (см. рисунок). Более высокое содержание добавки в среде инкубации (2,22 мкг/мл) вызывало уменьшение светосуммы хемилюминесценции по отношению к контролю на 33,1 %.
Во второй модельной системе внесение солей железа инициировало процесс свободнорадикального окисления ненасыщенных жирных кислот, что сопровождалось развитием свечения. Использование БАД «Йодхитозан» снижало светосумму и максимальную светимость ХЛ желточных липопротеидов, что сведетельствуе о наличии у добавки в этой модельной системе антиокидантных свойства. При этом в варианте с дозой в 10 раз меньше среднефизиологической нормы светосумма ХЛ желточных липопротеидов снижалась, по сравнению с контролем, на 7,3 %, со среднефизиологической - на 18,9 %, а с концентрацией 2,22 мкг/мл - на 29,9 % (табл. 1).
Интенсивность процессов липидпероксидации в напитке молочном, обогащенном БАД «Йодхитозан», была
Таблица 1. Показатели ХЛ желточных липопротеидов при добавлении БАД
Наименование Светосумма, у.е. Спонтанная светимость, у.е. Вспышка, у.е. Максимальная светимость, у.е. Наклон, у.е.
Контроль (при добавлении инициатора - FeSO4■7H2O) БАД растворенный в дистиллированной воде в концентрации: 0,022 мкг/мл 0,220 мкг/мл 2,22 мкг/мл 26,77±0,71 24,82±1,12 21,71±1,12** 18,77±1,03*** 0,38±0,04 0,35±0,03 0,43±0,03 0,34±0,04 2,94±0,33 2,70±0,14 2,30±0,15 2,15±0,10* 12,02±0,43 10,50±0,31* 10,52±0,33* 9,22±0,42*** 1,74±0,06 1,88±0,18 1,52±0,14 1,26± 0,07***
* - р < 0,05; ** - р < 0,01; *** - р < 0,001
обезжиренное сухое распылительной сушки с массовой долей жира 0,5 % - 25,9 кг; молоко цельное сухое с массовой долей жира 20 % - 74,4 кг; БАД «Йодхитозан»
- 0,005 кг; вода питьевая - 899,7 кг В качестве контроля
менее выражена, чем в контроле. Так, светосумма ХЛ в этом продукте на 3-и сутки составила 2,94 ± 0,14 у.е. (р < 0,001), на 5-е - 3,10 ± 0,15 у.е. (р < 0,001) против 4,07 ±
0,11 и 4,62 ± 0,14 у.е. соответственно в контроле (табл. 2).
Наименование Светосум-ма, у.е. Спонтанная светимость, у.е. Вспышка, у.е. Максимальная светимость у.е. Наклон, у.е.
Контроль 3,82±0,11 1-е сутки хранения 0,44±0,03 2,14±0,43 1,65±0,21 0,41±0,05
Напиток с БАД 2,73±0,18*** 0,32±0,04* 1,60±0,13 0,85±0,06** 0,25±0,05*
Контроль 4,07±0,11 3-и сутки хранения 0,49±0,03 3,87±0,53 1,78±0,19 0,29±0,06
Напиток с БАД 2,94±0,14*** 0,48±0,02 3,47±0,52 1,34±0,13 -0,01±0,07**
Контроль 4,62±0,14 5-е сутки хранения 0,47±0,02 4,63±0,65 2,14±0,21 0,38±0,06
Напиток с БАД 3,10±0,15*** 0,49±0,02 3,32±0,36 1,56±0,21 0,31±0,07
использовали напиток молочный, при- Таблица 2. Показатели хемилюминесценции напитков молочных
готовленный по той же рецептуре, но на этапах хранения (М ± m, п =5) без БАД. Молочные напитки хранили в одинаковых условиях при 2.. .4 0С.
Результаты экспериментов подвергали вариационно-статистической обработке с использованием описательной статистики Microsoft Excel. По всем количественным показателям рассчитывали параметрические критерии достоверности с использованием закона f-распределения Стьюдента, в таблице определяли критические точки (У для различных уровней значимости а и чисел степеней свободы к.
Результаты и обсуждение. Мы установили, что по мере увеличения концентрации гетероассоциата угнетение свечения системы возрастало. Добавление солей сопровождалось быстрой вспышкой, за которой следовало развитие медленной вспышки. Светосумма хемилюминесценции была пропорциональной образованию АФК. Так, среднеарифметическое значение светосуммы хемилюми-
Литература.
1. Жижин, К.С., Бункина А.П. Дефицит йода в роли глобального индикатора здоровья // Успехи современного естествознания. - 2009. - № 9. - С. 39-45.
2. Клебанов Г.И., Бабенкова И.В., Теселкин Ю.О. и др. Оценка антиокислительной активности плазмы крови с применением желточных липопротеидов //Лабораторное дело. - № 5. - 1988. - С. 59-62.
3. Фархутдинов Р. Р., Тевдорадзе С.И. Методики исследования хемилюминесценции биологического материала на хемилюминомере ХЛ-003// Методы оценки антиоксидантной активности биологически активных веществ лечебного и профилактического назначения: Сборник докладов. Москва. Россия. 14-15 сентября 2004/ Под общей ред. проф. Е.Б. Бурлаковой - М.: РУДН, 2005. - С. 147-154.
ANTIOXIDANT PROPRIETIES OF IODINE-CONTAINING DIETARY SUPPLEMENTS “YODHITOZAN”
Summery. In many diseases pathophysiological changes in the oxidative homeostasis, induced by free radical reactions of lipid
* - ( р < 0,05); ** - р < 0,01; *** - р < 0,001.
Выводы. Таким образом, йодосодержащая биологически активная добавка «Йодохитозан» проявляет био-антиоксидантные свойства в модельных тест-системах, ингибируя образование активных форм кислорода и цепное перекисное свободнорадикальное окисление липидов. Проведенные исследования позволяют рекомендовать применение БАД «Йодхитозан» для совершенствования потребительских свойств напитков молочных.
peroxidation are registered. It is known that many drugs affect the process of free radical oxydation. The antioxidant properties of iodine dietary supplements based on chitosan in the model test systems that are initiated by the reaction of reactive oxygen species and lipid peroxidation are studied. The method of chemoluminescence analysis showed that the investigational compound of organic iodine reduced the light sum and the maximum brightness of chemoluminescence in model test systems. Chitosan and HM-B gellanium gum comprising the dietary supplement provide leveling of prooxidant properties of strumatrop bio trace element iodine. Key words: free radicals, antioxidants, chitosan, organic forms of iodine, reactive oxygen species, lipid peroxidation, chemoluminescence.
УДК:[637.1:577.122.2]:636.087.7
БИОТЕХНОЛОГИЯ ГИДРОЛИЗАТОВ МОЛОЧНЫХ БЕЛКОВ ДЛЯ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ
М.Г. КУРБАНОВА, кандидат технических наук, доцент Кемеровский ГСХИ
Н.А. ГЕНЕРАЛОВА, кандидат технических наук, доцент
Кемеровский ТИПП
E-mail: kurbanova-mg@mail.ru
Резюме. В статье рассмотрены результаты исследований, направленных на оптимизацию биотехнологии ферментативного гидролиза основного молочного белка - казеина. Установлено, что оптимальные условия для течения процесса формируются в присутствии фермента панкреатина при соотношении воды и казеина 70:30 и температуре 50 0С. Продолжительность гидролиза при этом составляет 8...9 часов, а степень гидролиза казеина - 37 %. Ключевые слова: молочный белок, гидролиз, белковый гидролизат, протеазы, температура, степень гидролиза, кормовая добавка.
Применяемые сегодня на предприятиях АПК методы кормления не всегда позволяют в полной мере балансировать рационы животных по важнейшим параметрам, вследствие чего генетически заложенный потенциал продуктивности реализуется только на 50.60 %.
Кроме того, используемые корма отличаются низким качеством и, в первую очередь, недостатком белка. Эта проблема имеет всеобщее значение, поскольку мировой его дефицит в кормах оценивается на уровне 30.35 млн т в год [1].
Именно это служит основным толчком для поиска всевозможных дополнительных источников протеина. Наиболее ценен во всех отношениях белок молока. Существует множество способов, которые могут упростить его использование в животноводстве в качестве кормовой добавки. Один из них - гидролиз.
Белковый гидролизат - это продукт с содержанием свободных аминокислот и низкомолекулярных полипептидов. Существуют два основных метода гидролиза: ферментативный и химический (кислотный и щелочной).
Г идролиз серной кислотой проводят 3.5 часов при температуре 100.1300С и давлении 2.3 атмосферы; соляной
- в течение 5.24 часов при температуре кипения раствора под небольшим давлением. В процессе жесткого кислотного гидролиза происходит значительное искажение белковых структурных единиц, полностью разрушается триптофан, образуются альдегиды, аммиак и углекислый газ, а из гексозы - оксиметилфурфурол, возникают D-изомеры некоторых заменимых аминокислот, которые не усваиваются и могут быть ингибиторами клеточного роста. При ней-
трализации кислот по окончании гидролиза в полученном продукте увеличивается содержание хлоридов и сульфатов, которые токсичны для организма. Поэтому кислотные гидролизаты нужно очищать, для чего обычно используют ионообменную хроматографию.
При щелочном гидролизе происходит рацемизация большинства аминокислот и полное разрушение аргинина, лизина, цистина и цистеина. В результате образуется комплекс дефектных, чуждых организму компонентов, остатки лантионина и лизиноаланина, которые токсичны для человека и животных.
Ферментативный гидролиз предпочтительнее, чем химический, так как он проводится в более мягких условиях (при температуре 30.650С, рН может колебаться от 4,0 до 8,5 в зависимости от ферментного препарата и др.) и ле-шен перечисленных недостатков[2].
В результате ферментативного гидролиза молочного белка происходит образование продукта с необходимыми органолептическими свойствами, а главное, в этом случае не искажаются белковые структурные единицы. Использование такого гидролизата в кормлении животных и птицы должно способствовать повышению показателей белкового обмена, а также максимальному проявлению их генетического потенциала продуктивности.
Учитывая изложенное, цель нашей работы - изучить биотехнологию изготовления и оценить качество ферментативных гидролизатов молочных белков.
В соответствии с поставленной целью решали следующие задачи:
исследовать закономерности ферментативного гидролиза молочных белков под действием различных протеаз;
подобрать оптимальные режимы для проведения гидролиза;
определить качественный состав полученного продукта.
Условия, материалы и методы. Работа выполнена в лаборатории кафедры технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Кемеровского ГСХИ.
Хроматографические исследования проведены в лаборатории научно-образовательного центра Кемеровского ТИПП.
Отбор проб и подготовку их к испытаниям осуществляли по ГОСТ 26809 «Молоко и молочные продукты. Правила приемки, методы отбора и подготовка проб к анализу».
Определение степени гидролиза белка проводили по Серенсену, аминокислотный состав полученного продукта - с помощью автоматического анализатора Aracus РМА ОтЬН, принцип работы которого основан на катионообменном разделении с шаговым градиентом pH и послеко-лоночной дериватизацией нингидрином.
