Исследование параметров, определяющих функциональные свойства пива Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Исследование параметров, определяющих функциональные свойства пива

К.В. Кобелев, А.К. Жанатаев, А.Д. Дурнев

ГУ ВНИИ пивоваренной безалкогольной и винодельческой промышленности А.С. Лютый

Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий

Пиво — один из широко потребляемых напитков во всем мире, что вызывает естественный интерес у специалистов с точки зрения его влияния на здоровье человека. На сегодняшний день накоплен значительный научный материал, свидетельствующий о положительном влиянии потребления пива на ряд систем организма человека [1]. Параллельно получены экспериментальные данные, демонстрирующие защитное действие пива и его компонентов на генетические структуры клеток [2, 3].

Учитывая важность подобных исследований как с научной, так и с практической точек зрения в отделе технологии пивоварения совместно с лабораторией генетической безопасности пищевых технологий и продуктов ГУ ВНИИ ПБ и ВП была проведена комплексная научно-исследовательская работа по изучению влияния потребления пива на процессы спонтанного и индуцированного мутагенеза у млекопитающих.

Генетические исследования выполнены методом учета хромосомных аберраций у мышей, который неоднократно отмечался в современной литературе в качестве наиболее верифицированного и адекватного способа оценки мутагенных свойств факторов различной природы, в том числе и пищевых компонентов. Этот метод рекомендован Минздравом РФ, а также рядом международных организаций в качестве основного метода оценки мутагенной и антимутагенной активности лекарств и химических соединений различного происхождения [4, 5].

Для индукции мутагенеза использовали антибактериальный препарат широкого спектра действия диоксидин и алкилирующий противоопухолевый препарат циклофосфамид, широко применяемые в качестве стандартных мутагенов в генотоксикологических исследованиях.

В качестве генетической тест-системы использовали клетки костного мозга мышей-самцов (источник — «Столбовая» РАМН). Пиво вводили мышам внутрижелудочно в течение 14 дней в различных дозах 2 раза в день, после-

днее введение сочеталось с инъекцией мутагена на срок 24 ч.

В исследованиях использовали четыре сорта пива: безалкогольное, традиционное светлое из ячменного солода, темное, пшеничное.

Параллельно были проведены контрольные эксперименты с этанолом с целью исключения возможного влияния содержащегося в пиве этанола на регистрируемые показатели.

В наших ранее опубликованных работах было показано, что все исследуемые образцы пива не обладают мутагенными свойствами и одновременно способны повышать устойчивость клеток млекопитающих к повреждающему действию химических мутагенов [6, 7]. Проведенные эксперименты показали, что все исследуемые образцы пива при однократном и 14-дневном предварительном введении значительно повышают устойчивость клеток млекопитающих к экзогенному генотоксическому воздействию, на что указывает их способность снижать и/или полностью подавлять мутагенные эффекты диокси-дина и циклофосфамида.

Последнее позволяет говорить о наличии в пиве соединений с высоким антимутагенным потенциалом, способных не только нивелировать потенциально возможный эффект мутагенов, содержащихся в самом пиве, но и значительно увеличить устойчивость клеток к достаточно мощному мутагенному воздействию.

Очевидным представился вопрос о том, какие же соединения придают пиву подобные свойства. В контрольных экспериментах нами было установлено, что содержащийся в пиве этанол не обладает антимутагенными свойствами, кроме того, антимутагенные свойства были выявлены и у безалкогольного пива. На сегодняшний день в качестве потенциальных антимутагенов в пиве рассматривается ряд соединений, а именно витамины группы В, пренилф-лавоноиды и бетаин. Наше внимание привлек бетаин, широко распространенное природное соединение, переходящее в пиво из зернового сырья.

Бетаины — внутрисолевая форма соединений, содержащих карбоксильную группу и четвертичный атом N, иногда третичные атомы S или О, относятся к классу цвиттерионов. Название получили от простейшего представителя — бетаина (бетаин глицина, глицин-бетаин), получившего, в свою очередь, названия от растения, в котором был впервые обнаружен (Beta vulgaris — свекла обыкновенная).

Бетаин (^карбоксиметил-^^^ триметиламмонийгидроксид, внутренняя соль) — продукт полного метилирования глицина, процесса, характерного для азотистого обмена многих микроорганизмов, растений и животных [8].

В растениях бетаин синтезируется в хлоропластах из холина путем двухступенчатого окисления и далее транспортируется во все органы, главным образом в корни. Основная роль бетаина в растениях — регуляция клеточного осмоса, где он выступает в качестве осмо-и криопротектора за счет стабилизации четвертичной структуры белков и защиты клеточной мембраны от повреждающего действия высоких концентраций солей и экстремальных температур. Увеличение синтеза бетаина в ответ на засоленность почвы, на низкие температуры и засуху наблюдается у многих растений, в частности у культурных — ячменя и кукурузы. Синтезированный бетаин далее не подвергается метаболизму и аккумулируется в органах и тканях растений [8].

Ранее независимыми исследователями на микроорганизмах было показано наличие у бетаина антимутагенных свойств [9]. Проведенные нами исследования на млекопитающих в диапазоне от 1 до 100 мг/кг массы показали,

Рис. 1. Содержание бетаина в различных сортах пива: 1 — пшеничном; 2 — темном;

3 — светлом тридиционном;

4 — безалкогольном

ПИ

"Л||ИТКИГ 2

2005

0

Пшеница Солод пшеничный Ячмень пивоваренный Солод светлый Солод карамельный Овес Рис

Кукурузная мука Хмель гранулированный Сироп инвертированный Сироп сахарный (65 %) Мальтозная патока

0,5 I

1,5 I

Бетаин, г/кг 2,5 3 _I_I_

3,5 _L

4,5 _1_

WV

Ь4

НАЦИОНАЛЬНЫЕ ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ

Рис. 2. Coдеpжaние беmaинa в исходном сырье

что бетаин способен значительно подавлять мутагенные эффекты диоксиди-на и циклофосфамида.

Дальнейшие исследования были направлены на определение содержания бетаина в исследуемых образцах пива и сырья, используемого в пивоварении.

Совместно с сотрудниками НИИ фармакологии РАМН была разработана методика определения бетаина в исследуемых образцах с использованием хроматографа Agilent (мод. LC-1100) с диодно-матричным УФ-детектором.

Результаты содержания бетаина в различных сортах пива и пивоваренном сырье представлены на рис. 1, 2.

Представленные данные свидетельствуют о том, что содержание бетаина в различных сортах пива колеблется от 180 до 350 мг/л, в то время как в исходном сырье его содержание от 0,7 до 5 г/кг.

Это свидетельствует о том, что значительная часть бетаина из исходного сырья в процессе пивоварения теряется. Кроме того, было установлено, что содержание бетаина различно для разного сырья. Так, например, содержание бетаина в пшеничном солоде по сравнению с ячменным солодом было значительно выше, и соответственно его содержание в пшеничном пиве оказалось выше.

Таким образом, суммируя вышесказанное, можно констатировать, что пиво, по крайней мере, исследованные сорта, обладают способностью значительно повышать устойчивость клеток млекопитающих к мутагенному действию ксенобиотиков. На сегодняшний день выявлен ряд антимутагенов в пиве, и, вероятно, этот список будет дополняться новыми. Очевидно, что содержание антимутагенных соединений в пиве может существенно зависеть от вида исходного сырья, его качества, а также технологий получения и обработки солода и приемов пивоварения, как это показано нами на примере бетаина. Раз-

витие дальнейших исследований, направленных на сравнительный анализ антимутагенности различных сортов пива и выявление факторов, определяющих присутствие в них антимутагенов, могут иметь важное практическое значение для оценки влияния потребления пива на здоровье человека и совершенствования технологий производства этого напитка.

ЛИТЕРАТУРА

1. Жaнamaев А.К., Кобелев К.В., Орещенко A.B., Дурнев А.Д. Пиво как функциональный продукт и его влияние на здоровье (обзор)//Хра-нение и переработка сельхозсырья. 2003. № 4. С. 65-75.

2. Monobe M., Ando K. Drinking beer reduces radiation-induced chromosome aberrations in human lymphocytes//J Radiat Res (Tokyo). 2002. Sep; 43 (3):237-245.

3. Edenharder R., Sager J.W., Glatt H, Muckel E, Platt K.L. Protection by beverages, fruits, vegetables, herbs, and flavonoids against genotoxicity of 2-acetylaminofluorene and 2-ami-no-i-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine (PhIP) in metabolically competent V79 cells// Mutat. Res. 2002. 52i. 57-72.

4. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. — М., 2000.

5. Бочков Н.П., Дурнев А.Д, Журков B.C. и др. Система поиска и изучения соединений с антимутагенными свойствами (методические реко-мендации)//Хим.-фарм. жур. i992. №9-i0. С. 42-46.

6. Кобелев K.B, Жинитиев А.К., Орещенко A.B., Дурнев A .Д. Влияние потребления пива на мутагенез, индуцированный циклофосфамидом у мышей//Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2003. № 6. С. 43-46.

7. Кобелев K.B., Жинитиев A.K., Орещенко A.B., Дурнев A.Д. Влияние различных сортов пива на спонтанный и индуцированный диоксидом мутагенез в клетках млекопитающих//Хра-нение и переработка сельхозсырья. 2003. № 4. С. 3i-34.

8. Graig S. Betaine in human nutrition. Am. J Clin. Nutr., 2004; 80:539-549.

9. Kimura S., Hayatsu H., Arimoto-Kobayashi S. Glycine betaine in beer as a antimutagenic substance against 2-chloro-4-methylthio-butanoic acid, the sanma-fish mutagen//Mu-tat. Res. i999. 439. 267-276.

подготовка воды для производства пива и напитков

проектирование изготовление монтаж сервисное обслуживание

2•2005

ПИВО И НАПИТКИ

1

2

4

5