CC BY
80
УДК 637.1/.3
ИЗМЕНЕНИЕ СКОРОСТИ РЕАКЦИИ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЭТАПАХ ПРОИЗВОДСТВА МОЛОКА
© А. Н. Мамцев, Е. Е. Пономарев*
Филиал Московского государственного университета технологий и управления в г. Мелеузе Россия, Республика Башкортостан, 453850 г. Мелеуз, ул. Смоленская, 34.
Тел./факс: +7 (34764) 3 1 7 52.
E-mail: [email protected]
В опытно-экспериментальных условиях показано, что светосумма свечения при хеми-люминесцентных методах исследования определяется интенсивностью и скоростью реакции перекисного окисления липидов молока. Впервые разработан новый метод экспресс-оценки качественных характеристик и биологической ценности цельного молока.
Ключевые слова: хемилюминесцентный анализ, процессы сверхслабого свечения молока, перекисное окисление липидов, биологическая ценность молока.
Пороки молока биохимического происхождения отчасти обусловлены процессами окисления жиров. В первую очередь, окислению подвержены полиненасыщенные жирные кислоты, содержащиеся в фосфолипидах оболочек жировых шариков и в свободном жире [1]. Окисление ненасыщенных жирных кислот происходит под действием неблагоприятных факторов - неправильной технологической подготовке молока и длительном хранении. Перекисное окисление липидов (ПОЛ) может протекать как с разрывом, так и без разрыва двойных связей, то есть по свободнорадикальному механизму с образованием токсических продуктов - альдегидов, кетонов, гидроперекисей, малонового диальдегида. Окисление липидов молока, которые, попадая в организм, входят в структуру биомембран и влияют на их функциональную активность, способствует накоплению токсических перекисей, снижая биологическую ценность молочных продуктов. В этой связи возникает вопрос о разработке экспресс-методов оценки протекания свободнорадикального окисления в липидах молока, критериев контроля безопасности и биологической ценности молочных продуктов.
Получить представления о процессах перекис-ного окисления липидов можно, измеряя концентрацию начальных, промежуточных и конечных продуктов, участвующих в окислении. Известно определение интенсивности и скорости процессов перекисного окисления липидов путем измерения диеновых конъюгатов (появляются на начальных этапах перекисного окисления), гидроперекисей (обнаруживаются на поздних этапах перекисного окисления) и малонового диальдегида (является конечным продуктом перекисного окисления).
Способы, основанные на определении промежуточных и конечных продуктов окисления, невсегда дают возможность судить о скорости и интенсивности реакций свободнорадикального окисления липидов. Так, определение диеновых, триено-вых конъюгатов, гидроперекисей требует выделения из исследуемого материала липидов. Исследования должны проводиться в строго контролируемых, специально подобранных условиях, исклю-
чающих разрушение или образование продуктов окисления во время подготовки объекта [2]. Имеет ограничения и метод определения малонового диальдегида, образующего окрашенный комплекс с тиобарбитуровой кислотой. Сложность применения этого метода состоит, прежде всего, в его неспеци-фичности, так как источником малонового диальдегида могут быть продукты разложения ДНК и других нелипидных молекул [3]. Известный метод определения активности редуктаз позволяет лишь косвенно судить о бактериальной осемененности молока, не отражая другие показатели, обусловливающие в совокупности качественные характеристики молочных продуктов [4].
Цель настоящего исследования состояла в разработке способа оценки биологической ценности молока. Интенсивность реакций цепного свободнорадикального перекисного окисления липидов молока оценивали хемилюминесцентным методом на приборе ХЛ-003. В эксперименте опытным путем были определены стандартные параметры и условия проведения исследований, обеспечивающих максимальный выход фотонов при внесении активаторов хемилюминесценции (ХЛ) в исследуемый продукт. Интенсивность процессов сверхслабого свечения молока, регистрируемая методом хеми-люминесцентного анализа, обуславливается, в свою очередь, скоростью реакций ПОЛ. Низкая интенсивность сигнала спонтанного свечения - одно из препятствий в применении метода хемилюминес-центного анализа. В связи с этим применяют активаторы ХЛ - люминол, сульфат железа (II). Кроме того, на интенсивность ХЛ влияют как температура, так и концентрация водородных ионов в образце. Хемилюминомер настраивали по предварительно разработанной программе исследования:
«Мешалка - быстро», «Термостат - включен», «Время измерения - 5 минут». Способ оценки качества и биологической ценности молока включает проведение ряда последовательных этапов. В кювету прибора помещают 10 мл молочного продукта, индуцируют ХЛ введением в молоко 1 мл 5 • 10-2 М
* автор, ответственный за переписку
ISSN 1998-4812 Вестник Башкирского университета. 2GG9. Т. 14. №1
55
раствора FeSO4-7H2O при температуре в среде исследования 25 °С и значениях рН молока от 6.55 до 6.75. Результаты оцениваются по светосумме ХЛ, которая является интегральным показателем интенсивности и скорости процессов перекисного окисления липидов [5].
Результаты экспериментов подвергали вариационно-статистической обработке с использованием описательной статистики в программе Microsoft Excel. По всем количественным данным определяли критерий достоверности tst (по Стьюденту).
Установлено (рис. 1), что светосумма свечения молока увеличилась с 3.40±0.16 у.е. в контроле до 3.72±0.25 у.е. в серии II (р < 0.05), что свидетельствует об интенсификации процессов ПОЛ в процессе хранения. На 5-е сутки - светосумма свечения ХЛ возросла до 3.83±0.14 у.е. против 3.40±0.16 у.е. в контроле (р < 0.05).
Кроме того, в эксперименте изучали влияние температурных режимов тепловой обработки на процессы ПОЛ: серия I - цельное молоко; серия II -молоко пастеризованное при температуре 76±2 °С в течение 15-20 сек; серия III - стерилизованное при температуре 130-150 °С выдержка 2-3 сек; серия IV - топленое, выдержанное в течение 3-4 часов при температуре 95-99 °С. Длительное действие высоких температур, как известно, оказывает негативное влияние на химический состав молока и его технологические свойства, что сопровождается разрушением лецитино-белковых оболочек жировых шариков, ростом интенсивности и скорости реакций ПОЛ и, как результат, образованием конечных продуктов липидпероксидации - альдегидов и кетонов, снижающих биологическую ценность молока.
В табл. 1 представлены основные параметры ХЛ четырех сравниваемых между собой видов молока, подвергнутых разным режимам тепловой обработки.
і .70 1.53
і .зє
і . 19 1.02 0.85 0.68 0.51 0.34 0. 17 0 . 00
\
-Г 1 wjiWV ■\ ґ\ ./\ ''•'-..--Ч. . Д',:ь ,,j
-Г Vvv Уц Ч/^А л
І!
0 1 1.0 1 2.0 1 3.0 1 4.0 1 5.0
Время, Мин.
Рис. 1. Запись хемилюминесценции молока (жирность - 3.2%) в зависимости от сроков хранения: I - 1-е сутки; II - 3-и сутки; III - 5-и сутки.
Таблица 1
Показатели ХЛ молока при разных температурных режимах пастеризации и стерилизации (М ± т, п = 10)
Показатели ХЛ
Общие сведения Светосумма, у. е. Спонтанная светимость, у. е. Вспышка, у. е. Максимальная светимость, у. е.
серия I - молоко не подвергнутое температурной обработке (цельное) 1.69±G.31 G.32±G.G3 1.51±G.G8 G.53±G.G4
серия II - молоко пастеризованное при температуре 76±2 °С 2.82±G.46 G.27±G.G6 1.41±G.G9 G.77±G.G9*
серия III - молоко стерилизованное при температуре 130-150 °С 7.14±G.38*** G.35±G.G1 2.53±G.G4*** 2.12±G.G9***
серия IV - молоко топленое при температуре 95-99 °С 29.82±4.54*** 1. 11±G. 12*** 9.G2±G.65*** 1G.64±G.81***
* - различие с контролем статистически значимо (р < 0,05)
* - различие с контролем статистически значимо (р < 0,001)
Полученные данные показывают, что показатели ХЛ у пастеризованного молока (серия II) несколько выше аналогичных значений молока, не подвергнутого температурной обработке (серия I). Т ак, если в серии II опытных образцов светосумма свечения составила 2.82±0.46 у. е., то в серии I этот показатель соответственно составил - 1.69±0.31 у. е. В стерилизованном молоке (серия III) значительно возросли показатели ХЛ относительно серии I: светосумма свечения молока составила 7.14±0.38 у. е. (р < 0.001).
Таким образом, в ходе проведенных исследований было установлено, что на интенсивность и скорость реакций свободнорадикального окисления липидов молока в значительной степени влияют температура и длительность обработки. Определены относительно низкие значения свето-суммы свечения при щадящих режимах температурной обработки (2.82±0.46 у. е.), установлено, что при более высоких температурах (95-99 °С и 130-150 °С) показатели ХЛ возростают соответственно до 7.14±0.38 и 29.82±4.54 у. е. Длительное воздействие высоких температурных режимов обработки (в течение 3-4 часов в серии IV) оказывает наиболее выраженное влияние на интенсивность реакций ПОЛ: светосумма свечения топле-
ного молока составила 29.82±4.54 у.е. против 1.69±0.31 в серии I (р < 0.001) Выбранные условия для проведения измерений сверхслабого свечения (температура, рН среды, концентрация сернокислого железа в среде инкубации), обеспечивая максимальную светимость, позволяют достоверно судить о динамике процессов перекисного окисления липидов в разных видах молочных продуктах, и делает возможным рекомендовать данный метод для экспресс-оценки качественных характеристик цельного молока на предприятиях молочной индустрии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Горбатова К. К. Биохимия молока и молочных продуктов. СПб.: ГИОРД, 2003. С. 125-127.
2. Владимиров Ю. А., Арчаков А. И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. М.: Наука, 1972. С. 236-237.
3. Фаткуллина Л. Д., Голощапов А. Н. // Методы оценки антиоксидантной активности биологически активных веществ лечебного и профилактического назначения: сб. докл. М.: изв-во РУДН, 2005. С. 35-39.
4. Молоко и молочные продукты. Общие методы анализа. М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.
5. Фархутдинов Р. Р., Тевдорадзе С. И. // Методы оценки антиоксидантной активности биологически активных веществ лечебного и профилактического назначения: сб. докл. М.: изв-во РУДН, 2005. С. 147-155.
Поступила в редакцию 28.10.2008 г.
