CC BY
46
ГИГИЕНА ПИТАНИЯ
Для корреспонденции
Архипенко Юлия Александровна - аспирант кафедры
продуктов питания и пищевой биотехнологии
ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный
университет им. П.А. Столыпина»
Адрес: 644008, г. Омск-8, Институтская площадь, д. 2
Телефон: (3812) 65-11-46
E-mail: [email protected]
В.Е. Высокогорский, Н.Б. Гаврилова, Ю.А. Архипенко
Интенсивность липопероксидации и окислительной модификации белков козьего и коровьего молока
#
Intensity of lipid peroxidation and protein oxidative modification of goat and cow milk
V.E. Vysokogorsky, N.B. Gavrilova, Yu.A. Arkhipenko
ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. П.А.Столыпина»
Omsk State Аgraпan University under P.A. StoLypin
Определены показатели свободнорадикального окисления: интенсивность липопероксидации и окислительной модификации белков козьего и коровьего молока определенных пород лесостепной зоны Омской области. Полученные результаты свидетельствуют о том, что процессы перекисного окисления липидов и окислительной деструкции белков в козьем и коровьем молоке разных пород проходят с различной степенью интенсивности. Содержание карбонильных производных белков в козьем молоке зааненской породы ниже в сравнении с коровьим молоком черно-пестрой породы [1,4 (0,95; 1,5) против 4,6 (1,1; 6,0) единиц окислительного индекса на 1 мл, р=0,005], что может быть обусловлено большим содержанием тиоловых групп белков данного вида молока и меньшим количеством аминокислотных остатков, легко подверженных карбонилированию. Это молоко отличается достоверно более высоким содержанием сульфгидрильных групп белков, превышающим этот показатель молока коров черно-пестрой породы на 31% и козьего молока швейцарской породы на 20% (р=0,005).Содержание кетодиенов и сопряженных триенов в изопропанольной фазе липидного экстракта козьего молока швейцарской породы на 30% (р=0,005) ниже коровьего молока. В изопропанольной фазе липидных экстрактов молока, содержащих фосфолипиды, уровень шиффовых оснований не различался. Полученные результаты свидетельствуют, о том, что козье молоко содержит меньше белков, подверженных окислительной модификации. Ключевые слова: липопероксидация, молоко, козье молоко, окислительная модификация белков, сульфгидрильные группы
82
Indices of free-radical peroxidation have been estimated: intensity of lipid peroxidation and protein oxidative modification of goat and cow milk of specific breeds of forest-steppe zone of Omsk region. The obtained results indicate that processes of lipid peroxidation and protein oxidative destruction in goat and cow milk of different breeds occur with different gradation. The content of carbonile derivatives in goat milk of Saan breed 1,4 (0,95; 1,5) u/ml was lower than in cow's milk of black-and-white breed 4,6 (1,1; 6,0) u/ml (p=0,005) what could be caused by large content of protein thiol groups of this kind of milk and lower
#
В.Е. Высокогорский, Н.Б. Гаврилова, Ю.А. Архипенко
quantity of amino acid residues that are available for carbonylation. This kind of milk is characterized by higher SH-group content than cow milk for 31% and Switzerland goat milk for 20% ^=0,005). The content of cetodiens and attached triens in isopropanol phase of the lipid extract of goat milk of Swiss breed is lower by 30% than in cow milk. In isopropanol phase of the milk lipid extracts containing phospholipids the level of Schiff grounding did not differ. The results obtained prove that goat milk contain less protein subjected to oxidative modification Key words: lipid peroxidation, milk, goat milk, oxidative modification of proteins, sulfhydryl groups
Высокие пищевые свойства козьего молока, отличающие его от коровьего молока, обусловлены особенностями состава его компонентов [8]. Козье молоко характеризуется иным фракционным составом белков в сравнении с коровьим молоком [15]. Существенно различаются между собой козье и коровье молоко по химическому составу молочного жира и соотношению его компонентов [4].
Особенностью козьего молока является не только сравнительно малый размер жировых глобул, но и высокий уровень насыщенных жирных кислот с короткой и средней длиной цепи [16]. Содержание полиненасыщенных жирных кислот как субстратов свободнорадикального окисления в козьем молоке, по данным одних авторов, ниже [11], а по данным других авторов - даже несколько выше или практически не отличается [12, 17]. Развитие свободнорадикаль-ных процессов определяется и уровнем антиокси-дантов, содержание которых в козьем молоке выше, чем в коровьем. Так, уровень ретинола, аскорбиновой кислоты выше в козьем молоке при одинаковом содержании токоферола [11].
В предыдущих исследованиях было установлено [3], что значения хемилюминесценции натурального козьего молока ниже аналогичных данных коровьего молока, однако после стерилизации свето-сумма и другие показатели хемилюминесценции существенно повышаются. Так как интенсивность хемилюминесценции зависит от различных факторов [13], требует выяснения вопрос, насколько интенсивно подвергаются свободнорадикальному окислению не только липиды, но и белковые структуры [1, 14]. При действии активных форм кислорода происходит нарушение нативной конформации белков с образованием крупных белковых агрегатов или фрагментация белковой молекулы. Гидрок-сильный радикал чаще всего вызывает агрегацию белков, а в комбинации с супероксид-анионом -фрагментацию с образованием низкомолекулярных фрагментов. Модификация белков делает их более чувствительными к протеолизу [7].
Таким образом, можно предположить, что различия в интенсивности свободнорадикального окисления могут проявиться как в отличиях процессов
липопероксидации, так и в особенностях проявления процессов окислительной модификации белков.
Цель работы - сравнить интенсивность перекис-ного окисления липидов и окислительной модификации белков коровьего и козьего молока.
Материал и методы
Для исследования использовали сырое натуральное молоко, полученное ранней весной от коз зааненской и швейцарской породы и коров черно-пестрой породы лесостепной зоны Омской области, нормализованное по массовой доле жира до 2,5%.
Содержание первичных, вторичных и конечных продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) определяли с помощью экстракционно-спектро-метрического метода с раздельной регистрацией липопероксидов в гептановой и изопропанольной фазах липидного экстракта молока. Липидный экстракт получали с использованием гептан-изо-пропанольной смеси (1:1 по объему), затем его разделяли с помощью водного раствора соляной кислоты на гептановую и водно-спиртовую фазу, последнюю обезвоживали добавлением ЫаС! [2, 6]. Относительное содержание шиффовых оснований определяли спектрофотометрически (400 нм) [6]. Содержание продуктов свободноради-кального окисления липидов выражали в единицах окислительного индекса (е.о.и.): Е232/Е220 - первичные, Е278/Е220 - вторичные, Е400/Е220 - конечные.
Продукты окислительной модификации белков (ОМБ) определяли по уровню карбонильных производных [5], доступные тиоловые группы белков молока - по методике [10]. Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием пакета прикладных программ 81айв1юа 6.0. Статистическая значимость межгрупповых различий оценивалась по критерию Манна-Уитни (и). Проверку статистических гипотез проводили при критическом уровне значимости р=0,05. Результаты представлены в виде медианы, нижнего и верхнего квартиля [Ме (01; 03)].
83
ГИГИЕНА ПИТАНИЯ
#
Результаты и обсуждение
Известно, что в гептан экстрагируются в основном нейтральные липиды, а в изопропанол - фос-фолипиды, которые являются важнейшими субстратами пероксидации липидов [2]. Определение продуктов ПОЛ показало, что содержание первичных продуктов липопероксидации (диеновых конъю-гатов) в гептановой и изопропанольной фазах липидного экстракта молока коз швейцарской и зааненской пород существенно не отличается от показателей коровьего молока (табл. 1, 2).
Однако содержание кетодиенов и сопряженных триенов в изопропанольной фазе липидного экстракта козьего молока швейцарской породы на 30% ниже коровьего молока. Результаты определения конечных продуктов липопероксидации в гептановой фазе липидного экстракта свидетельствуют о некотором увеличении содержания шиффовых оснований козьего молока зааненской породы по сравнению с коровьим и козьим молоком швейцарской породы, что может быть обусловлено некоторым повышением интенсивности их окисления на последнем этапе. В противоположность этому в изопропанольной фазе, содержащей фосфолипиды, уровень шиффовых оснований не повышался во всех видах молока, что указывает на одинаковую скорость липопероксидации.
При сравнении параметров ОМБ установлено, что содержание карбонильных производных в козьем молоке зааненской породы значительно ниже в сравнении с коровьим молоком черно-пестрой породы (табл. 3). Это молоко отличается и достоверно более высоким содержанием сульфгидрильных
групп белков (см. табл. 3), превышающих этот показатель молока коров черно-пестрой породы на 31% и козьего молока швейцарской породы на 20%.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что начальные этапы ПОЛ не отличаются во всех исследуемых видах молока, отмечается только некоторое повышение интенсивности образования конечного продукта ПОЛ в козьем молоке зааненской породы.
Более выраженные различия обнаружены в интенсивности окислительной модификации белков различных видов молока. Содержание карбонильных производных белков в коровьем молоке значительно выше, чем в козьем. Меньший уровень ОМБ в козьем молоке зааненской породы в сравнении с козьим молоком швейцарской породы и коровьим молоком черно-пестрой породы может быть обусловлен большим содержанием белковых сульфгидрильных групп, которые являются важным компонентом антиокислительной защиты молока и молочных продуктов, а их уровень обусловлен особенностями химического состава белков молока [9].
Кроме того, нельзя исключить и того, что эти различия ОМБ могут быть обусловлены как более высоким содержанием в молоке витаминов-антиок-сидантов, так и меньшим уровнем аминокислотных остатков лизина, аргинина, пролина и треонина, с которыми происходят реакции карбонилирования [7].
Таким образом, на основании полученных данных можно сделать вывод о том, что козье молоко, особенно коз зааненской породы, содержит меньше белков, подверженныхокислительной модификации, в сравнении с белками коровьего молока, а уровень первичных и вторичных продуктов ПОЛ в исследуемых видах молока практически одинаков.
Таблица 1. Относительное содержание продуктов перекисного окисления липидов в гептановой фазе липидного экстракта [Ме 0з)]
Молоко Содержание в гептановой фазе, е.о.и.
диеновые конъюгаты кетодиены и сопряженные триены шиффовые основания
Коров черно-пестрой породы (л=10) 0,90 (0,70; 0,94) 0,14 (0,10; 0,34) 0,000 (0,000; 0,001)
Коз швейцарской породы (п=10) 0,89 (0,860; 0,95) р1=0,579 0,13 (0,100; 0,140) р1=0,680 0,000 (0;000; 0,020) р1=0,970
Коз зааненской породы (п=10) 0,93 (0,89;1,07) ^=0,143 р2=0,393 0,075 (0,060; 0.580) р1=0,684 р2=0,579 0,035 (0,004; 0,030) р1=0,0001 р2=0,010
Примечание. Здесь и в табл. 2, 3: р± - статистическая значимость отличий от показателя коровьего молока черно-пестрой породы; р2 - статистическая значимость отличий от показателя козьего молока швейцарской породы.
Таблица 2. Относительное содержание продуктов перекисного окисления липидов в изопропанольной фазе липидного экстракта [Ме (0^ 03)]
Молоко Содержание в изопропанольной фазе, е.о.и.
диеновые конъюгаты кетодиены и сопряженные триены шиффовые основания
Коров черно-пестрой породы (п=10) 0,48 (0,35; 0,54) 0,46 (0,38; 0,59) 0,004 (0; 0,04)
Коз швейцарской породы (п=10) 0,45 (0,4; 0,54) р1=0,796 0,32 (0,25; 0,32) р1=0,05 0,0002 (0; 0,018) р1=0,529
Коз зааненской породы (п=10) 0,70 (0; 1,35) р1=0,684 р2=0,739 0,73 (0,00; 0,93) р1=0,528 р2=0,84 0,000 (0;000; 0,014) р1=0,529 р2=0,684
#
В.Е. Высокогорский, Н.Б. Гаврилова, Ю.А. Архипенко
Таблица 3. Содержание продуктов окислительной модификации белков и сульфгидрильных групп белков молока [Ме (01 03)]
Молоко ОМБ, е.о.и. на 1 мл SH группы белков молока, ммоль/л
Коров черно-пестрой породы (л =10) 4,6 (1,1; 6,0) 0,61 (0,47; 0,74)
Коз швейцарской породы (л =10) 2,6 (1,6; 4,0) 0,70 (0,35; 0,80)
р1=0,68 р1=0,74
Коз зааненской породы (п =10) 1,4 (0,95; 1,5) 0,88 (0,77; 1,04)
р1=0,05 р1=0,01
р2=0,03 р2=0,04
Сведения об авторах
ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина»: Высокогорский Валерий Евгеньевич - доктор медицинских наук, профессор кафедры продуктов питания и пищевой биотехнологии E-mail: [email protected]
Гаврилова Наталья Борисовна - доктор технических наук, профессор кафедры продуктов питания и пищевой биотехнологии E-mail: [email protected]
Архипенко Юлия Александровна - аспирант кафедры продуктов питания и пищевой биотехнологии E-mail: [email protected]
Литература
1. Белоногов Р.Н. Титова Н.М., Дыхно Ю.А. и др. Окисли- 9. тельная модификация белков и липидов плазмы крови больных раком легкого // Сибир. онкол. журн. - 2009. -
№ 4. - С. 48-53. 10.
2. Волчегорский И.А., Налимов А.Г., Яровинский Б.Г., Лившиц Р.И. Сопоставление различных подходов к опре- 11. делению продуктов перекисного окисления липидов в гептан-изоропанольных экстрактах крови // Вопр. мед. химии. - 1989. - № 1. - С. 127-131.
3. Высокогорский В.Е, Веселов П.В. Оценка антиокисли- 12. тельных свойств козьего и коровьего молока // Вопр. питания. - 2010. - Т. 79, № 1. - С. 56-58.
4. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. 13. 3-е изд., перераб. и доп. - СПб.: ГИОРД, 2004. - 320 с.
5. Дубинина Е.Е., Бурмистров С.О., Ходов Д.А, Поротов Г.Е. 14. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, метод ее определения // Вопр. мед. химии. -1995. - Т. 41, № 1. - С. 24-26.
6. Львовская Е.И., Волчегорский И.А., Шемяков С.Е., Лиф- 15. шиц Р.И. Спектрофотометрическое определение конечных продуктов перекисного окисления липидов // Вопр. мед. химии. - 1991. - № 4. - С. 92-93.
7. Муравлева Л.Е., Молотов-Лучанский В.Б., Клюев Д.А. 16. и др. Окислительная модификация белков: проблемы
и перспективы исследования // Фундаментальные исследования. - 2010. - № 1 - С. 74-78. 17.
8. Протасова Д.Г. Свойства козьего молока // Мол. пром-сть. -2001. - № 8. - С. 25-26.
Радаева И.А. Увеличения срока хранения молочных продуктов путем использования антиоксидантов // Мол. пром-сть. - 2006. - № 7. - С. 54-56. Современные методы в биохимии / Под ред. В.Н. Орехо-вича. - М., 1977. - С 223-228.
Симоненко С.В., Лесь Г.М., Хованова И.В. и др. Особенности состава козьего молока как компонента продуктов питания // Биохимия. Труды БГУ. - 2009. - Т. 4, ч. 1. -С. 109-116.
Скурихин И.М., Волгарев М.Н. (ред.). Химический состав пищевых продуктов. Справочник. Кн. 2. - М.: Агропро-миздат, 1987. - 600 с.
Шидловская В.П., Юрова Е.А. Антиоксидантная активность ферментов // Мол. пром-сть. - 2011. - № 12. - С. 48-49. Dean R.T., Hunt J.V., Grant A.J. et al. Free radical damage to proteins: The influence of the relative localization of radical generation, antioxidants and target proteins // Free Radic. Biol. Med. - 1991. - Vol. 11, N 12. - P. 161-165. Miutra H., Bosnjak J.J., Tripaldi C. Possible exploitation of milk protein genetic polymorphisms to improve dairy traits in sheep and goats: a review // Small Rumin. Res. -1998. - Vol. 27. - P. 185-195/
Park Y.W., Juarez M., Ramos M., Haenlein G.F.W. Physico-chemical characteristics of goat and sheep milk // Small Rumin. Res. - 2007. - Vol. 68. - Р. 88-113. Yangilar F. As a potentially functional food: goats' milk and products // J. Food Nutr. Res. - 2013. - Vol. 1, N 4. -Р. 68-81.
85
