CC BY
91
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2015 УДК 613.292
Антипова Л.В.1, Толпыгина И.Н.1, Успенская М.Е.1, Попов В.И.2
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА РАСТИТЕЛЬНЫХ БЕЛКОВ
1ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», 394036, Воронеж, Россия; 2ГБОУ ВПО «Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко Минздрава России», 394036, Воронеж, Россия
Проведена оценка проблемы дефицита белкового питания и возможности ее решения путем привлечения растительных источников. Проанализированы состав и свойства отечественных сельскохозяйственных культур в сравнении с соей и установлены перспективы их использования в технологиях концентрирования белкового компонента.
Ключевые слова: качественный показатель белка; аминокислотный состав; комбинированные продукты; химический состав; биологическая ценность.
Для цитирования: Гигиена и санитария. 2015; 94(9): 51-54.
Antipova L.V.1, Tolpygina I.N.1, Uspenskaya M.E.1, Popov V.I.2 HYGIENIC ASPECTS AND PROSPECTS FOR DOMESTIC PRODUCTION OF VEGETABLE PROTEINS
Voronezh State University of Engineering Technologies, Voronezh, Russian Federation, 394036; 2Voronezh State Medical University named after N. N. Burdenko, Voronezh, Russian Federation, 394043
There was performed an estimation of the protein inanition and possibilities for its resolution by means of capture of plant sources. There were analyzed the composition and properties of domestic agricultural crops in comparison with soy and there are established prospects of their use in technology of concentration of the protein component.
Key words: qualitative protein indeх; amino acid composition; combined products; chemical composition; biological value.
For citation: Gigiena i Sanitariya. 2015; 94(9): 51-54. (In Russ.) For correspondence: Irina N. Tolpegim; E-mail: [email protected] Received 15.06.15
Введение. В настоящее время проблема дефицита белкового питания для мирового сообщества продолжает оставаться актуальной. По мнению специалистов, существует также тенденция снижения качественного показателя суммарного протеина, вследствие количественного уменьшения в питании животных белков. На основе оценки аминокислотного состава, его корректировки с учетом принципов взаимного обогащения наиболее рациональным соотношением нутриентов возможно создание продуктов, биологическая ценность которых приближалась бы к требованиям идеального белка. Коррекция качественной неполноценности белкового компонента продуктов питания является одной из основных задач специалистов мясоперерабатывающей отрасли, и это возможно лишь благодаря привлечению мощного резерва продуктов растительного происхождения. Растения являются основным источником многих макро- и микронутриен-тов, что побуждает многих исследователей к изысканию новых технологических форм применения в производстве функциональных, профилактических, специализированных продуктов, изготавливаемых для потребителей со специфическими запросами питания [1].
Методы и материалы
Объектами исследований явились мука чечевичная, нутовая, люпиновая и амарантовый жмых. Массовую долю веществ в исходном растительном сырье, препаратах белка определяли: жир -методом Ружковского в аппарате Сокслета в соответствии с требованиями ГОСТ 13979.2-94; сырой протеин - по ГОСТ 134964-93; влагу - по ГОСТ 13496.3-92 (ИСО 6496-83); сырую золу - по ГОСТ 26226-95; массовую долю влаги - по ГОСТ 9793-74; аминокислотный состав - методом ионообменной хроматографии на аминоанализаторе ААА-881.
Результаты и обсуждение
Успех разработки модифицированных рецептур комбинированных продуктов во многом определяется уровнем функционально-технологических свойств растительных белковых пре-
Для корреспонденции: Толпыгина Ирина Николаевна, E-mail: [email protected]
паратов, отличающихся высокими показателями и способными нивелировать снижение мышечных белковых препаратов в модельных фаршевых системах.
Сегодня технологи мясоперерабатывающих предприятий активно используют при производстве эмульгированных, грубоиз-мельченных, фаршевых, ветчинных продуктов различные формы соевых растительных белков, позволяющих регулировать состав и свойства пищевых систем, повышать их качественных характеристики, стабильность и функционально-технологические показатели. Однако в виду определенных причин [2-4] многие исследователи ведут активные поиски альтернативных источников растительного белка, в том числе из традиционных отечественных сельскохозяйственных культур, среди которых особый интерес представляют бобовые, характеризующиеся повышенным содержанием белков (табл. 1, рис. 1, 2).
На растительные белки приходится 80%, а на животные - около 20% всего производимого белка в мире. Причем 50% отводится зерновым и 25% - зернобобовым и масличным. Их вклад значительно выше, если учесть, что большая доля их обеспечивает производство животных белков. На кормовые нужды приходится около 90% семян зернобобовых и масличных, 30% - зерновых, 10% - картофеля. При этом теряется около 90% пищевого белка и примерно 50% ежегодно производимого белка. Резервы только белка семян масличных и зернобобовых превышают объем производства всех видов животного белка, а также общий объем современного дефицита белка в питании населения земного шара.
Бобовые культуры содержат на единицу площади наибольшее количество перевариваемого белка, а также таких дефицитных в рационах питания аминокислот, как лизин и метионин. Семена бобовых и большинства масличных культур в сравнении с зерновыми имеют повышенное содержание белков, которое варьирует у разных видов в диапазоне от 12 до 55% [5, 6]. Растворимость и перевариваемость белка бобовых культур выше аналогов из других растений.
Содержание белков в масличных культурах составляет около 15-30%. По данным аграрного ведомства, посевы масличных культур в России занимают около 12% посевной площади и в среднем за последние пять лет составляют 9,2 млн га. По мнению экспертов, многократный рост производства и переработки
Таблица 1
Общая сравнительная характеристика исследуемых сельскохозяйственных культур
Растение
показатель
соя чечевица нут люпин амарант рапс
Высота Растение от карли- 40-75 см Форма куста 60-70 см 0,4-3 м 0,6-1,9 м
растения кового(20-25 см) от штамбовой
до высокого до раскидистой
(до 2 м) (40-70 см)
Форма Крупные, Крупные, Мелкие, Очередны, Крупные, Лировидно-пери-
и размеры овальные, овальные, эллиптические или пальчато-сложные яйцевидные стонадрезанные,
листочков удлиненные резко удлиненные обратнояйцевидные с удлиненными или удлиненные удлиненно-копье-
(15-27 см) прилистниками видные, удлинен-
но-ланцетные
Размеры Мелкие (7-10 мм), Мелкие (7-8 мм), Мелкие Мелкие Мелкие цветки, Мелкие
и окраска белые или фиолето- белые или реже белые, синие, желтые, собранные в коло- с четырьмя
цветков вые, собранные голубые светло-розовые, белые совидные соцветия, желтыми
в соцветия розовые, синие пурпурно-красные лепестками
Форма От узких до широ- Средней величины Средней величины Средней величи- Плод - коробочка Прямой или
и размеры ких (0,5-1,4 см), (1,5-2 см), обычно (1,5-3,5 см) углова- ны(3-7 см) прямой слегка согнутый
бобов от коротких плоские тые или угловато- или слабо согнутый, стручок (6-12 см)
до длинных (2,6 см) округлые немного сдавленный
Форма Овально- Округлые, Угловатые, Округло- Округлые Округло-
и размеры удлиненные, сплюснутые, угловато-округлые шаровидные, или почти шаровидные
семян реже шаровидные, с острыми или почти диаметром шаровидные, (длиной 6-12 см,
длиной 5-13 см, ребрами, шаровидные 0,5-0,8 см диаметром 0,2 см шириной
шириной 4,0-8,5 см диаметром 5-9 мм 0,4-0,6 см)
Окраска Желтые, Желтые, Белая, розовая, Темно-серая (почти Черный, Серовато-черные,
семядолей реже зеленые, редко оранжевые рыжая, коричневая, черная) со светлыми светло-оранжевый черно-сизые
коричневые красно-коричневая пятнами, или красный цвет или темно-
или черные или черная серо-коричневая, коричневые
светло-серая и белая
Масса 120-230 12-18 220-300 130-500 0,4 2,5-5
1000 семян, г
Район Дальний Восток, Центрально- Нижнее Поволжье, Центральный, Центральный, Ставропольский
возделывания Краснодарский и Черноземный, Саратовская, Центрально- Центрально- и Краснодарский
в России Ставропольский Волго-Вятский, Оренбургская, Черноземный, Черноземный, края
края Поволжье Пензенская, Астра- Поволжье Поволжье, Урал
ханская области и Западная Сибирь
Длитель- 75-200 90-180 90-110 80-155 100-110 80-120
ность про-
израстания,
дни
Урожай- 5-16 12-28 10-18 17 До 60 8-15
ность, ц/га
таких масличных культур, как соя, рапс, лен, является важной тенденцией в развитии российского рынка масложирового сырья. Расширение посевов этих культур оказывает положительное влияние на плодородие почв, фитосанитарное состояние сельскохозяйственных культур в севооборотах и их продуктивность. Интерес к этим культурам вызван высокой ценностью и содержанием белков, остающихся в шротах после извлечения масла (рис. 3).
70-1 # 60£ 50-
0
=С 40
1 зон
2010-
Ш
м
Соя Чечевица Нут Люпин Амарант Рапс 3 Влага ■ Зола □ Жир Ц Белок Ш Углеводы
Оценка потенциальных возможностей продуктов питания в покрытии физиологических потребностей организма человека предопределяет наличие информации о количественном и качественном содержании в них белков [7].
В связи с отсутствием возможности накопления организмом человека аминокислот для использования их в процессе белкового синтеза, при условии включения в рацион нескольких взаи-мообогащающих неполноценных белков, они должны поступать в организм одновременно и в определенном соотношении. В организме накопления аминокислот нет, а синтез белка происходит только при наличии всех незаменимых аминокислот в заданной количественной пропорции.
40-1 35302520151050-
34.9 33 32,7 32
17,6
22
Соя Люпин Нут Чечевица Амарант Горох
Рис. 1. Химический состав семян некоторых сельскохозяйственных культур.
Рис. 2. Массовая доля белка в семенах культур, '
501 45403530252015105-
46,5
22,16
>
~г
37
>
/
.о/
/
т—
Рис. 3. Массовая доля белка в шроте масличных культур, %.
В связи с тем, что одним из главных условий моделирования рецептур повышенной биологической ценности является присутствие в них полноценных белков, в состав молекул которых наряду с прочими аминокислотами входят радикалы незаменимых аминокислот, оценка сбалансированности аминокислотного состава компонентов рецептур является важным этапом исследований (рис. 4).
Белки растений в сравнении с животными протеинами характеризуются некоторой несбалансированностью. Определенный дефицит аминокислот в питании способен лимитировать усвоение пищи, при этом пониженное содержание в растительных белках триптофана, лизина и метионина способны компенсировать животные белки. Продукты животного происхождения гораздо богаче названными аминокислотами и по содержанию лизина значительно превосходят среднее содержание его в пище.
Как видно из данных сравнительного анализа состава аминокислот белков (рис. 4), исследуемые объекты имеют полный набор аминокислот, включая все незаменимые. Суммарного лизина в чечевичной муке больше, чем в соевой, нут несколько уступает сое. Учитывая дефицитность этой аминокислоты в источниках пищевого сырья, можно предположить более высокую биологическую ценность чечевичной и нутовой муки.
12-1
10-
8-
6-
4-
2-
// / / х
^ ^ Ж Л5
Соя
Чечевица
¡9
---Нут
----Люпин ----Жмых амаранта
Рис. 4. Массовая доля незаменимых аминокислот в исследуемых объектах.
95-1 9085807570-
89,12
89,56
79,97
Чечевица
Люпин
Нут
Горох
Рис. 5. Биологическая ценность бобовых культур, %.
Индекс биологической ценности, аминокислотный скор, определенный на основании сопоставления количества незаменимых аминокислот в исследуемом продукте с данными эталона, свидетельствует, что состав аминокислот семян рассматриваемых культур зачастую лимитирован по серосодержащим аминокислотам: валину, триптофану, метионину+цистину. В связи с тем что мясное сырье по этим показателям имеет скор более 100%, комбинирование мясо-растительных систем дает широкие возможности составления сбалансированных сырьевых композиций путем взаимокомпенсации аминокислот.
Некоторые другие показатели потенциальной биологической ценности белка и его способности в покрытии потребности организма в незаменимых нутриентах питания представлены на рис. 5 и 6.
Как свидетельствуют представленные данные, наивысшей биологической ценностью обладает нутовая мука, несколько уступает ей горох и семена чечевицы. Из масличных культур биологическая ценность рапсового шрота превалирует над всеми объектами; амарантовый шрот занимает промежуточное положение между соевым и шротом подсолнечника.
Наивысшее значение коэффициента различия аминокислотного скора (КРАС), показывающего среднюю величину избытка аминокислотного скора незаменимых аминокислот по сравнению с наименьшим уровнем скора какой-либо незаменимой кислоты, соответствует семенам люпина; чечевичная мука и горох находятся практические на одном уровне; наименьшее значение имеет нутовая мука. Различие КРАС шротов масличных культур составляет не более 10% и значительно меньше соответствующего показателя соевого шрота.
Заключение
Таким образом, растительные белки - значительный потенциал в покрытии дефицита этих питательных веществ в рационах населения. Они создают реальные условия для разнообразия
78,23
76,51
74,06
67,97
80-, 757065-
60 -™-,-™-,-™-,-™-,
^ Й1
X/ «¿V
Рис.6. Биологическая ценность масличных культур.
ассортимента традиционных пищевых продуктов и создания новых пищевых систем. Низкая насыщенность российского рынка нетрадиционными источниками растительного белка в совокупности с высоким потенциалом ресурсов и обоснованным экономически выгодным результатом создает предпосылки для развития отечественной индустрии по разработке и переработке перспективных отечественных источников растительного белка с целью получения новых пищевых форм, отвечающих потребностям самых разнообразных рационов питания.
Лите р атур а
1. Алексеева Т.В., Загорулько Е.А., Родионова Н.С., Корыстин М.И., Иванников А.В., Зяблов М.М. Исследование процесса набухания жмыха зародышей пшеницы. Фундаментальные исследования. 2013; 6: 1324-8.
2. Антипова Л.В., Глотова И.А. Отечественные растения в развитии пищевой биотехнологии. Вестник Воронежской государственной технологической академии. Серия: пищевая биотехнология. 2008; 3: 44- 50.
3. Вавилов Т.П., Посыпанов Г.С. Бобовые культуры и проблема растительного белка. М.: Россельхозиздат; 2003.
4. Горлов И.Ф., Каренгина Т.В. Ресурсосберегающие технологии переработки животноводческого сырья с использованием региональных нетрадиционных продуктов растительного происхождения. Хранение и переработка сельхозсырья. 2000; 11: 26-8.
5. Антипова Л.В., Глотова И.А., Астанина В.Ю. Белковый препарат чечевицы в обеспечении биологически полноценного питания человека. В кн.: Тезисы докладов научно-технической Конференции «Прогрессивные экологически безопасные технологии хранения и комплексной переработки сельхозпродукции для создания продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности». М.; 1999: 25 6.
6. Геворкян Г.Р. Сравнительная оценка химического состава
белковых препаратов из различных источников. Хранение и переработка сельхозсырья. 2006; 11: 32-5.
7. Антипова Л.В., Глотова И.А., Рогов И.А. Методы исследования мяса и мясных продуктов. М.: КолосС; 2004.
References
1. Alekseeva T.V., Zagorul'ko E.A., Rodionova N.S., Korystin M.I., Ivannikov A.V., Zyablov M.M. Investigation of swelling meal wheat germ. Fundamental'nye issledovaniya. 2013; 6: 1324-8. (in Russian)
2. Antipova L.V., Glotova I.A. Domestic plants in the development of food biotechnology. Vestnik Voronezhskoy gosudarstvennoy tekhnologicheskoy akademii. Seriya: pishchevaya biotekhnologi-ya. 2008; 3: 44-50. (in Russian)
3. Vavilov T.P., Posypanov G.S. Legumes and the problem of vegetable protein [Bobovye kul'tury iproblema rastitel'nogo belka]. Moscow: Rossel'khozizdat; 2003. (in Russian)
4. Gorlov I.F., Karengina T.V. Resource-saving technologies of processing of animal raw materials with the use of regional non-traditional plant foods. Khranenie ipererabotka sel'khozsyr'ya. 2000; 11: 26-8. (in Russian)
5. Antipova L.V., Glotova I.A., Astanina V.Yu. Protein preparation of lentils in providing biologically the nutrition. In: Abstracts of Scientific-technical Conference "Progressive ecologically safe technologies of storage and integrated agro-processing for producing food of high nutritional and biological value". Moscow; 1999: 25-6. (in Russian)
6. Gevorkyan G.R. Comparative evaluation of the chemical composition of protein preparations from different sources. Khranenie i pererabotka sel'khozsyr'ya. 2006; 11: 32-5. (in Russian)
7. Antipova L.V., Glotova I.A., Rogov I.A. Research Methods of Meat and Meat Products [Metody issledovaniya myasa i myas-nykh produktov]. Moscow: KolosS; 2004. (in Russian)
Поступила 15.06.15
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2015 УДК 614.4:615.33.012
Сторублевцев С.А.1, Антипова Л.В.1, Попов В.И.2, Стукало О.Г.1, Болгова С.Б.1
ОЦЕНКА БАКТЕРИОСТАТИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ИММОБИЛИЗОВАННЫХ НА КОЛЛАГЕНОВОМ НОСИТЕЛЕ АНТИБИОТИКОВ И ИОНОВ СЕРЕБРА В ОБЕСПЕЧЕНИИ АСЕПТИКИ
1ФГБОУ ВПО Воронежский государственный университет инженерных технологий, 394036, Воронеж, Россия; 2ГБОУ ВПО Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко Минздрава России, 394036, Воронеж, Россия
В лечении тканевых ран практически всегда необходимо создание асептических условий в области пораженных тканей. В современной медицинской практике довольно давно получило распространение использование материалов на основе коллагена. Целью исследования была оценка бактериостатических свойств коллагеновой субстанции с иммобилизованными на ней антибиотиками и бактериостатических свойств ионов серебра. Наличие на поверхности коллагена большого количества активных функциональных групп позволяют использовать его в качестве матрицы для иммобилизации различных биологически активных и лекарственных веществ. Авторами была проведена оценка возможности иммобилизации антибиотиков на коллагеновом носителе. Цель иммобилизации заключалась в пролонгировании действия активного компонента - полимиксина-М или гентамицина. Помимо асептического эффекта, наличие специфичных аминокислот коллагена будет способствовать ускорению репаративных процессов в ране. Проведены исследования по определению бактериостатического эффекта иммобилизованных на белковом носителе (коллагене гидробионтов) антибиотиков, а также ионов серебра. Бактериостатический эффект оценивали диско-диффузионным методом с использованием в качестве тест-культуры E. coli. Результаты исследований показали, что полученный препарат оказывал бактериостатическое действие на тест-культуру. Причем площадь зоны задержки роста в случае использования полимиксин-М в 1,3 раза больше, чем в случае использования препарата гентамицина. Полученные коллагеновые субстанции с иммобилизованными бактериостатическими компонентами и ионы серебра имеют значительные перспективы и реальную возможность в получении асептических средств отечественного производства. С учетом имеющихся данных в дальнейшем планируется разработка асептических препаратов с сорбированными биологически активными веществами и наночастицами металлов для обеспечения асептики и ускорения репаративных процессов при лечении открытых ран.
Ключевые слова: коллаген; антибиотики; ионы серебра; бактериостатический эффект; асептика; диско-диффузионный метод.
Для цитирования: Гигиена и санитария.2015; 94(9): 54-57.
