CC BY
5в
естник АПК
Агроинженерия -; № 4(24), 2016 " "
33
УДК 637.344
Трухачев В. И., Молочников В. В., Орлова Т. А., Храмцов А. Г.
Trukhachev V. I., Molochnikov V. V., Orlova T. A., Hramtsov A. G.
ХАРАКТЕРИСТИКА И МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СЫВОРОТОЧНО-ПОЛИСАХАРИДНОЙ ФРАКЦИИ МОЛОКА
CHARACTERISTIC AND MEDICINAL-BIOLOGICAL EVALUATION OF WHEY-POLYSACCHARIDE FRACTION
Для более широкого использования сывороточно- In order of wide use of whey-polysaccharide fraction (WPF)
полисахаридной фракции (СПФ) и ее концентратов в со- and concentrates in composition of food products were investi-
ставе продуктов была выявлена ее пищевая и медико- gated nutritive and medical - biological value. биологическая значимость.
Ключевые слова: обезжиренное молоко, пектин, Key words: skim milk, pectin, whey-protein fraction (WPF),
сывороточно-полисахаридная фракция (СПФ), концентрат structuring food concentrate (KSP), functional products. структурирующий пищевой (КСП), функциональные продукты.
Трухачев Владимир Иванович -
академик РАН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, доктор экономических наук, профессор, ректор
Ставропольский государственный аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: (8652) 35-22-82
E-mail: inf@stgau.ru
Молочников Валерий Викторович -
член-корреспондент РАН, доктор биологических наук, профессор кафедры технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции Ставропольский государственный аграрный университет г. Ставрополь
E-mail: valeriymolochnikov@yandex.ru
Орлова Татьяна Александровна -
доктор технических наук, профессор кафедры
товароведения и технологии общественного питания
Ставропольский институт кооперации (филиал) БУКЭП
г. Ставрополь
Тел. 8(961)459-03-56
E-mail: orlovanutrition@yandex.ru
Храмцов Андрей Георгиевич -
академик РАН, доктор технических наук, профессор-консультант кафедры прикладной биотехнологии
Северо-Кавказский федеральный университет г. Ставрополь Тел.: 8(8652) 33-03-18 E-mail: akhramtcov@ncfu.ru
Trukhachev Vladimir Ivanovich -
Full member (academician) of the Russian Academy of Sciences (RAS), Doctor of agricultural Sciences, professor, Doctor of economic Sciences, professor, rector Stavropol state agricultural University Stavropol
Теl.: (8652) 35-22-82 E-mail: rector@stgau.ru
Molochnikov Valeriy Viktorovich -
Corresponding Member of Russian Academy of Sciences
(RAS), doctor of Biological Sciences, Professor of chair
of technology of production and processing
of agricultural products
Stavropol state agrarian University
Stavropol
E-mail: valeriymolochnikov@yandex.ru
Orlova Tatiana Aleksandrovna -
doctor of technical Sciences, Professor of the chair of commodity research and technology of public catering Stavropol Institute of cooperation (branch) of BUCAP Stavropol
Tel.: 8(961)459-03-56
E-mail: orlovanutrition@yandex.ru
Khramtsov Andrei Georgievich -
Full member (academician) of the Russian Academy of Sciences (RAS), Doctor of technical Sciences, Professor of Applied Biotechnology Department North Caucasus Federal University Stavropol
Tel.: 8 (8652) 33-03-18 E-mail: akhramtcov@ncfu.ru
В предыдущих работах [1, 2, 3] было показано, что при разделении обезжиренного молока растворами вы-сокоэтерифицированных полисахаридов получают две фракции - концентрат натурального казеина (КНК) и сывороточно-полисахаридную фракцию (СПФ). Соотношение компонентов этих фракций 1:6 (15 % КНК и 85 % СПФ).
Путем сгущения СПФ в 5-6 раз был получен концентрат, который назван концентрат, структурирующий пищевой (КСП), содержащий 30 % сухих веществ. На основе СПФ и КСП были раз-
работаны технологии традиционной молочной продукции и получения взбитых и желирован-ных продуктов [3, 4, 5].
Для более широкого использования фракции в составе пищевых продуктов необходимо было выявить ее пищевую и медико-биологическую значимость. Небольшая кислотность (1315 °Т), жидкостная структура и наличие в составе СПФ хорошего структурообразователя (белково-полисахаридного комплекса) давало основание полагать, что ее можно использовать в технологическом цикле производства молочной продукции. Большая заслуга коллек-
34
,,„ „„„„, Jj Ставрополья
научно-практическии журнал
тива, возглавлявшегося д.м.н. профессором Бугровым С. А. (в/ч. 64688, позднее - Институт авиационной и космической медицины, сейчас - Институт Военной медицины) в том, что он показал биологическую безвредность и полезность сывороточно-полисахаридной фракции. Важно, что впервые была доказана в многочисленных экспериментах специфическая медико-биологическая активность не только самой фракции, но и содержащих эту фракцию продуктов [5] . Особенно интересным для последующего развития технологии был факт равнозначной радиопротекторной активности КСП, содержащего до 15 % сывороточных белков и ферментолизата сывороточных белков УФ, содержащего более 60 % белка. Не ферментоли-зованные сывороточные белки такой активностью вообще не обладали.
Эти данные послужили основанием для регулирования медико-биологической активности молочных продуктов путем введения в них КСП в необходимых количествах. Экспериментальная и производственная проверка дала возможность предложить практически безотходную переработку молока в замкнутом технологическом цикле.
КСП содержит белково-пектиновый комплекс, лактозу, минеральные вещества в следующем соотношении основных компонентов, %:
- белково-пектиновый комплекс - 21-26;
- лактоза - 60-64;
- минеральные вещества - 8-10.
КСП содержит большое количество макро-и микроэлементов. В нем присутствует калий, магний, железо, цинк, медь. Он отличается высоким содержанием кальция -725 мг/100 г. При этом соотношение фосфор/кальций меньше 1,0 и это благотворно влияет на их усвоение. Особо ценным и полезным является сочленение пектина с сывороточными белками, макро- и микроэлементами, такими как кальций, железо, цинк, медь, которые являются антагонистами токсичных металлов, в частности кадмия. Биохимическая характеристика белка КСП приведена в таблице 1.
Таблица1 - Биохимическая характеристика белка КСП
Показатель СПФ
Общая питательная ценность ,% 127
Реакция специфической агломерации лейкоцитов (РСАЛ), балл 1,5
Коэффициент чистой эффективности белка(КЧЭБ), % 3,3 ±0,35
Биологическая ценность, % 92,1±2,74
Чистая утилизация белка, % 90,4±2,21
При оценке качества новых источников белка большое значение отводится патоморфо-логическим исследованиям внутренних органов, на результатах которых основывается вывод о безвредности. Проведенный анализ
печени, почек, сердца, селезенки, кишечника и семенников животных, получавших КСП в течение 3-х месяцев, показал отсутствие морфологических изменений в этих органах. Медико-биологическими исследованиями установлено повышение устойчивости организма животных получавших КСП, к ионизирующему излучению и гипоксии, по сравнению с контрольной группой. Отмеченные метаболические эффекты оказывали влияние на выживаемость животных после общего однократного гамма-облучения в дозе 800 р. Процент выживаемости составил 55 % против 22 % в контрольной группе.
Установлено, что КСП обладает защитным эффектом при ингаляционном воздействии паров углеводородов, что подчеркивает его защитные функции не только при воздействии тяжелых металлов, но и органических химических агентов.
Кроме того, установлено, что КСП обладает стимулирующим действием на иммунореактив-ность и меньшими аллергенными свойствами, чем молочная сыворотка [6,7].
Коррекция энергопластических процессов [6]. Исследования были выполнены на крысах-самцах линии «Вистар» с массой тела 300-350 г. В течение 2-х недель животные через день получали СПФ в дозе 0,3 г сухого вещества/кг веса тела.
Было установлено, что двухнедельный прием КСП вызывает позитивные сдвиги в процессе гликолиза печени крыс, аэробного дыхания и синтетических процессов обмена белков при не изменяющемся состоянии гли-когенного и жирового депо исследуемой ткани. Он положительно влияет на метаболизм в клетках печени, повышая функциональную активность, или действует опосредованно через липиды крови. Процесс гликолиза активирует триглицеридлипазу крови, вследствие чего высвобождаются жирные кислоты, часть из которых подвергаются окислению и сгорает в цикле трикарбоновых кислот. Действие гликолиза, можно характеризовать как стимулирующее, сопровождающееся усилением энергопластических процессов.
Исследования были продолжены над мужчинами добровольцами. Под наблюдением находилось 68 практически здоровых мужчин в возрасте 25-45 лет, принимавших в течение 2-х недель суфле молочное «Био-Тон», содержащее 40 % КСП в дозе 4 г, в пересчете сухой КСП, в день.
Двухнедельный прием КСП в дозе 4 г/день вызывает снижение коэффициента атерогенно-сти на 28,5 % и увеличение уровня а-хС плазмы крови на 38,3 % у мужчин с атерогенными изменениями липидного обмена.
У лиц с нормальным исходным состоянием липидного обмена его прием не приводил к каким-либо существенным сдвигам в липидном обмене.
КСП улучшает обмен липидов у лиц с ги-перлипидемией и может быть использо-
в
естник АПК
Ставрополья
:№ 4(24), 2016
Агроинженерия
35
ван в качестве пищевого продукта лечебно-профилактического действия.
Устойчивость к ионизирующему воздействию [7]. Исследования выполнены на беспородных белых крысах обоего пола с массой тела 270-350 г. Животные в течение 2-х недель получали различные нутриенты, в том числе опытная группа КСП, затем их подвергали общему однократному гамма облучению в дозе 800 р. После облучения за животными вели наблюдение в течение 30 суток с ежедневной регистрацией гибели крыс. В результате установлено, что КСП существенно повышает выживаемость крыс после облучения. Выживаемость составила 53±6 %. Следовательно, КСП можно рассматривать как вещество, обладающее существенным радиопротекторным действием.
Применение КСП при лечении больных гипертонией (ГБ), сахарным диабетом (СД) и аллергией (АГ) [8]. ГБ до настоящего времени представляет самую распространенную форму сердечнососудистой патологии. Проведенные исследования продемонстрировали принципиальную возможность успешной профилактики артериальной гипертензии, а также и ее основных осложнений с помощью диетической терапии.
Коррекция химического состава и энергетической ценности рациона и режима питания в целом осуществлялась в процессе лечения в зависимости от динамики клинических проявлений болезни и показателей обмена веществ. Пищевые добавки в виде источника пищевых волокон (ПВ) нашли широкое применение не только в нашей стране, но и за рубежом. К ПВ относится и высокометоксилированный пектин, содержащийся в КСП, что, по мнению ученых медиков, может оказать положительное влияние на больных гипертонической болезнью.
Так, в Тюменском медицинском институте были обследованы 100 человек: 50 больных с эссенциальной гипертензией, 30 больных с симптоматической артериальной гипертензией при сахарном диабете (СД) и 20 больных с СД без осложнений (контрольная группа).
КСП в виде пюре «Био-Тон» назначали курсом на 21 день (4 г сухого КСП). У всех больных, кроме учета клинических проявлений, до и после лечения определяли содержание фракций фос-фолипидов, холестерина (ХС) и его эфиров, а также антиоксидантных ферментов суперокси-дисмутазы (СОД), каталазы и ферментов трансмембранного транспорта - Na+, К+-АТФазы, Mg2++ -АТФазы, Са2++ -АТФазы. Проведенный комплексный анализ показал, что данный вариант диетотерапии с КСП оказывает выраженное купирующее влияние на анализируемую патологию, способствуя в значительной степени стабилизации субъективных расстройств, а также объективных критериев активности указанных заболеваний (ГБ, Аг при СД). Под влиянием проведенной диетотерапии у больных ГБ, АГ при Сд улучшению субъективного состояния соответствовала и положительная динамика АД. У
больных исчезла напряженность пульса, более чем у половины из них (56 %), уменьшился акцент П-тона на аорте, нивелировалась вегетативная лабильность. По данным электрокардиографического исследования в конце лечения уменьшились признаки нагрузки на левые отделы сердца (40 % больных). У больных АГ при СД уменьшилась частота гипогликемии (62 %), повысилась работоспособность (72 %).
В целом КСП оказывал некоторое стабилизирующее влияние на мембраны эритроцитов, увеличивая содержание фракций фосфолипи-дов. Наряду с этим отмечено и снижение насыщенных эфиров ХС в структуре клеточных мембран. Полученные данные позволяют судить о положительном воздействии КСП на больных СД, хотя это действие менее значительно по сравнению с больными ГБ. Включение КСП в состав диеты больных СД не вызывало осложнений и проявлялось в минимальном статистически достоверном уровне изменения спектра липидов мембран эритроцитов. Интересно, что добавки КСП у больных СД оказали влияние исключительно на содержание св. холестерина и его эстерифицированной фракции в сторону достоверного снижения их в структуре мембран эритроцитов. Подобный эффект кСп характеризует его для данной группы больных, как про-тивоатеросклеротический.
На уровне функциональной активности мембранных ферментов у больных СД и АГ изменения практически отсутствовали. Влияние КСП у больных с ГБ более значительно, особенно в приросте активности Са2+ -АТФазы и Мд2+ -АТ-Фазы, относительно величин у здоровых.
Наибольшие сдвиги наблюдали у больных ГБ. При этом отмечены изменения уровня всех фракций фосфолипидов с отрицательным вектором, но особенно для а-ХС и ФЭА (17-19 % соответственно), а также св. ХС. и его фракций с диеновыми и моноеновыми жирными кислотами. Наблюдали отклонения активности супероксидисмутазы (СОД) и каталазы с разнонаправленным вектором (-17) и (+14) соответственно. У больных с АГ в основном изменения касались св. ХС и его эфи-ров. Все сдвиги значительны и с положительной направленностью. У больных СД изменения оказались минимальными и касались в основном продуктов ПОЛ и антиоксидантной системы.
Проведенный анализ еще раз подтвердил возможность более широкого диапазона ответных реакций клеточных мембран у больных ГБ на уровне структурной реорганизации при приеме КСП.
Следующим этапом исследований явился анализ влияния КСП на содержание и соотношение липидов клеточных мембран в сравнении с гипонатриевой, гипохолестериновой диетой у больных ГБ.
Как следует из результатов исследования, КСП оказывает существенное положительное влияние на больных по сравнению с гипона-триевой диетой. Так содержание ХС и его эфи-ров с диеновыми, моноеновыми, насыщенными
36
,,„ „„„„, Jj Ставрополья
научно-практическии журнал
ЖК практически нормализовалось. Полученные данные свидетельствуют о том, что КСП оказывает выраженное нормализующее влияние на метаболизм холестерина и его эфиров, в то же время гипонатриевая, редуцированная по калорийности диета оказала менее выраженное влияние на стабилизацию фосфолипидного состава мембран эритроцитов.
Исследования продемонстрировали, что КСП оказывает положительное влияние на иммунологический статус больных БА. Выявленные сдвиги в фосфолипидном составе мембран нейтрофилов свидетельствуют, что КСП способен у больных БА снижать активность процессов липоперексидации и оказывать антиокси-дантный эффект.
Таким образом, СПФ в натуральном, сгущенном и сухом виде (КСП), содержащая всю водную фракцию молока, кроме казеина, и пектин, согласно медико-биологической оценке,
обладает специфической активностью, повышающей устойчивость организма к вредным воздействиям окружающей среды, и дает возможность смягчить отрицательное влияние временных физических и эмоциональных перегрузок на человека.
Структурирующие свойства концентрата позволяют вырабатывать из него широкий ассортимент традиционных и новых структурированных молочных и комбинированных продуктов питания. Следует отметить, что, например, молочное суфле «Новинка» вырабатывали на Новочеркасском гормолзаводе в промышленном масштабе в течение нескольких лет и оно пользовалось большим спросом у покупателей.
Интерес потребителей и производителей к функциональным продуктам питания, оказывающим регулирующее действие на организм и способным заменить многие лекарственные препараты, постоянно растет [5, 10].
Литература
1. Трухачев В. И., Молочников В. В., Храм-цов А. Г. Инновационная составляющая биомембранной технологии производства молочных продуктов // Вестник РСХН. 2015. № 5. С. 3-7.
2. Трухачев В. И., Молочников В. В., Храм-цов А. Г. Логистика формирования «жизненного цикла» биомембранной технологии производства молочных продуктов нового поколения бренда «Био-Тон» // Вестник РСХН. 2016. № 2. С. 14-17.
3. Теория и практика безотходной переработки молока в замкнутом технологическом цикле / В. И. Трухачев, В. В. Молочников, Т. А. Орлова [и др.]. Ставрополь : АГРУС, 2012. 360 с.
4. Продукты молочные «Био-Тон». Технические условия ТУ 9222-035-07532800-97, без ограничения срока действия.
5. Молочников В. В., Орлова Т. А. Основные принципы производства молочных продуктов нового поколения // Переработка молока. 2008. № 11. С. 52-54.
6. Влияние концентрата структурирующего пищевого на обмен веществ в печени крыс / С. А. Бугров, А. Н. Гайдамакин, С. Н. Рад-ченко [и др.] // Достижения науки и техники в комплексном использовании молочного сырья : сб. науч. тр. ДСП / НИИКИМ. Ставрополь, 1989. С. 75-76.
7. Бугров С. А., Некрасов В. И. Медико-биологическая характеристика продуктов по технологии «Био-Тон» // Новые промышленные технологии : сб. науч. тр. ГП / НИИ-КИМ. Ставрополь, 2001. Вып. 5-6 : Медико-биологические и технологические аспекты производства продуктов и биологически активных добавок «Био-Тон». С. 6-8.
8. Сравнительная оценка биологической активности продуктов безотходной перера-
References
1. Trukhachev V. I. Innovative component of the biomembrane technology of dairy production / V. I. Trukhachev, V. V. Molochnikov, A. G. Khramtsov // Bulletin of RSHN. - 2015. -№ 5. - p. 3-7.
2. Trukhachev V. I. logistics of forming a «life cycle» biomembrane technology of production of dairy products of a new generation of brand «Bio-Tone» / V. I. Trukhachev, V. V. Molochnikov, A. G. Khramtsov // Bulletin of RSHN. - 2016. - № 2. - p. 14-17.
3. Trukhachev V. I. Theory and practice of waste-free processing of milk in a closed technological cycle // V. I. Trukhachev, V. V. Molochnikov, T. A. Orlova, etc. - Stavropol : AGRUS, 2012. -360 p.
4. Milk products «Bio-Tone». / Technical conditions TU 9222-035-07532800-97, without restriction of validity period.
5. Molochnikov V. V. The main principles of manufacturing of dairy products of new generation / V. V. Molochnikov, T. A. Orlova // Processing of milk. - 2008. - № 11. -p. 52-54.
6. Bugrov S. A. Effect of concentrate structuring food on the metabolism in rat liver / S. A. Bugrov, A. N. Gaidamakin, S. N. Radchenko et al. // Achievements of science and technology for complex use of milk raw materials: collection of scientific works. Tr. NIKIM. Chipboard, Stavropol, 1989. - p. 75-76.
7. Bugrov S. A. Medical and biological characterization of products of technology «Bio-Tone» / S. A. Bugrov, V. I. Nekrasov // Novye Promyshlennye tekhnologii: SB. scientific. Tr. GP NIKIM. «Medical-biological and technological aspects of food Production and biologically active additives «Bio-Tone». Stavropol', 2001. - Vol. 5-6. - p. 6-8.
в
естник АПК
Ставрополья
:№ 4(24), 2016
ботки молока / С. А. Бугров, П. А. Лозинский, С. И. Радченко [и др.] // Сб. науч. тр. / НИИКИМ. Ставрополь, 1989. С. 78-81.
9. Медведева И. В. Метаболитические и мембранные механизмы действия на организм больных гипертензией (АГ) биологически активных пищевых добавок // Международный симпозиум «Биологически активные добавки к пище - нутрицевтики - и их использование с профилактической и лечебной целью при наиболее распространенных заболеваниях». Тюмень, 1995. С. 11-14.
10. Храмцов А. Г. Доктрина инновационных технологий молочных продуктов - возможности реализации // Молочная промышленность. 2008. № 4. С. 64-67.
Агроинженерия
37
8. Bugrov S. A. Comparative assessment of biological activity waste products of milk processing / S. A. Bugrov, A. P. Lozinsky, S. I. Radchenko and others // Proc. scientific. Tr. VNIIGIM. - Stavropol, 1989. - p. 78-81.
9. Medvedev I. V. Metabolicheskie and membrane mechanisms of action on the organism of patients with hypertension (AH) of biologically active food supplements / V. I. Medvedev // international Symposium «Biologically active food supplements, nutraceuticals, and their use for prophylactic and therapeutic purposes in most common diseases». Tumen, 1995. -C. 11-14.
10. Khramtsov A. G. Doctrine of innovative technologies of dairy products - possibilities of realization / A. G. Khramtsov // Dairy industry. - 2008. - № 4. - p. 64-67.
