Комплексообразовлние в системе растительные фосфолипиды-поливалентные металлы Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

іра-

;зы

;ЫМ

'бъ-

тся

ІИЯ ' 1ЫХ

;ри

|со-

тво

бак

іла-

|по-

ри-

ІСТ-

Уск

на

;ки

че-

зы-

ра-

на,

[ЫХ

но-

бо-

(ИИ

ре-

асти

Эс.

)Л0-

шо-

)94.

665.37.002.612

КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ В СИСТЕМЕ РАСТИТЕЛЬНЫЕ ФОСФОЛИПИДЫ—ПОЛИВАЛЕНТНЫЕ МЕТАЛЛЫ

Т.Н. БОКОВИКОВА, Е.П. КОРНЕНА, Е.А. БУТИНА,

В.Н. ЧЕРКАСОВ, А.В. АРТЕМЬЕВ

Кубанский государственный технологический университет

Известно [1,2], что масла, полученные из современных селекционных сортов подсолнечника, содержат значительное количество негидратируемых фосфолипидов.

Из сравнения группового состава гидратируемых и негидратируемых фосфолипидов (табл. 1) можно сделать вывод, что негидратируемые фосфолипиды отличаются более высокой массовой долей фосфатидилсеринов, фосфатидных и по-лифосфатидных кислот, которые в свою очередь отличаются большой реакционной способностью, легко реагируют с ионами поливалентных металлов. Многие из последних являются катализаторами окислительных процессов.

Основной причиной проокислительного эффекта металлов переменной валентности следует считать их разрушающее действие на естественные антиокислители масел, в основном фосфолипиды. В табл. 2 представлен состав металлов нерафинированных подсолнечных масел и фракций фосфолипидов. Ее данные показывают, что по качественному составу металлов фосфолипиды современных селекционных сортов подсолнечника и рядового сорта Передовик идентичны, однако массовая доля металлов в гидратируемой фракции фосфолипидов исследуемых масел в 1,2 раза выше, чем в фосфолипидах масел рядового образца. Для негидратируемых фракций это соотношение составляет 2,2.

Таблица I

Массовая доля фос( юлипидов масел, %

Группа фосфолипидов Современные сорта подсолнечника Сорт Передовик

Гидрати- руемые Негидра- тируемые Гидрати- руемые Негидра- тируемые

Фосфатидилино- зитолы 15,0 2,0 14,0 • 8,0

Фосфатидил- холины 22,0 Нет 22,0 Нет

Фосфатидил- серины 13,0 25,0 14,0 22,0

Фосфатидил- этаноламины 24,0 13,0 22,0 18,0

Фосфатидные и полифосфатид-ные кислоты 18,0 58,0 16,0 50,0

Дифосфатидил- глицерины 9,0 2,0 12,0 2,0

Содержание металлов в индивидуальных группах фосфолипидов приведено в табл. 3.

Данные таблицы показывают, что в негидратируемых фракциях фосфатидилинозитолы, фосфа-тидилглицерины, фосфатидные и полифосфатид-ные кислоты представлены в виде соединений с одно-, двух- и трехвалентными металлами, фосфа-

Таблица 2

Массовая доля металлов, %

Металлы Нерафинированные Фосфолипидные фракции масел

подсолнечные масла Сорт Передовик Современные сорта подсолнечника

Сорт Передовик Современные сорта Гидратируемые Негидратируемые Гидратируемые Негидратируемые

Натрий 0,198 0,100 0,498 1,002 0,074 1,002

Калий 0,216 0,170 0,315 0,503 0,346 0,503

2>1+ 0,414 0,270 0,813 1,505 0,410 1,505

Кальций 0,161 0,100 0,615 0,450 0,129 0,450

Магний 0,308 0,299 0,500 0,787 0,445 0,787

Железо (общее) 0,195 0,010 0,083 0,119 0,015 0,119

Медь 0,005 0,003 0,015 0,018 0,003 0,018

Мея+ 0,669 0,412 0,747 1,347 0,592 1,347

~^?1Аеп+ (общие) 1,083 0,682 1,560 2,877 1,002 2,877

гидилэтаноламины — только с одновалентными, а фосфатидилсерины — с двух- и трехвалентными металлами. Таким образом, можно сделать вывод об избирательном взаимодействии отдельных групп негидратируемых фосфолипидов с теми или иными металлами.

Таблица 3

Массовая доля металлов, %

Металлы Фосфатиди- линозитолы Фосфатидил- серины Фосфатидные кислоты

Пере- довик Совре- менные сорта Пере- довик Совре- менные сорта Пере- довик Совре- менные сорта

Натрий 0,450 0,625 — — 0,152 0,210

Калий 0,348 0,361 — — Следы Следы

2Ме+1 0,798 0,986 — — 0,152 0,210

Кальций 0,585 0,825 0,635 0,964 0,495 0,763

Магний 0,597 0,714 0,915 1,263 0,881 1,442

Медь 0,070 0,079 0,080 0,091 0,002 0,004

Железо 0,025 0,041 0,069 0,106 0,010 0,020

0,692 1,659 1,703 2,424 1,388 2,229

2Ме+" (общие) 1,490 2,645 1,703 2,424 1,540 2,439

Нами проведено моделирование процесса комп-лексообразования в системах поливалентные металлы—растительные фосфолипиды. Изучение комплексообразования проводили рН-метриче-ским методом. Состав и устойчивость комплексов определяли математическим моделированием функции Бъеррума от концентрационных параметров (концентрации иона металла, лиганда, pH) с ис-

пользованием ЭВМ [3, 4]. Получены следующие значения логарифмов констант устойчивости комплексов растительных фосфолипидов с поливалентными металлами (/ = 0,1; температура 25°С):

Фосфатидилсерины—Са2+ 4,08

Фосфатидилсерины—М^4" 3,76

Фосфатидилсерины—Си2+ 5,21

Фосфатидилсерины—Ре3+ 6,29

Фосфатидилинозитолы—Са2+ 3,64

Фосфатидилинозитолы—М^+ 3,12

Фосфатидилинозитолы—Ре3+ 5,31

Фосфатидилинозитолы—Си2+ 4,77

Фосфатидные кислоты—Са2+ 2,05

Фосфатидные кислоты— 1,84

Фосфатидные кислоты—Ре3+ 4,79

Фосфатидные кислоты—Си2+ 3,94

Видно, что активность во взаимодействии ионов

Са , Мд , Ре , Си увеличивается в ряду фос-фатидные кислоты — фосфатидилинозитолы — фосфатидилсерины. Наиболее устойчивы во всех случаях комплексы с ионами железа и меди, что связано с лучшей комплексообразующей способностью ионов ^-элементов по сравнению с ионами з-элементов. Меньшая прочность комплексов ионов магния по сравнению с комплексами ионов кальция объясняется большим радиусом иона кальция и, соответственно, его большей комплексообразующей способностью. Однако прочность всех комплексных соединений достаточно высока и для их разрушения требуется сильный лиганд.

Проекции оптимизированной геометрии молекул фосфатидилсерин—М^2+, фосфатидщганози-тол—Мг‘ . фосфатидная кислота—Mg2+ по дан-

Рис. 1

Рис. 2

.Ur'Л

(.031

jbijji

і

ТКДІ1

НЫ"|

'jbllhii . ются

ч

та. •

пхя

Я R.C,

pal

рг-:т|

К?~і І Пі:н Ш1!3 ІІ

ц ГІІЇ"

И н

ІІ.ІДП

.ЦС - :

C1CJ

Ст1\-

Г Г. Hr

"h!iLh.

с:ін,

1LJLJ Г ГА - ПК1 □"•И

■ЗЙС1

ЛГгї?

Си"

..ГП!\И

кСїн

I

лимонная кислота, а с ионами Са

МіГ

©

Рис. 4

Рис. 3

ным молекулярной механики [5] представлены соответственно на рис. 1, 2 и 3 (а — моно, б — стерео). Строение комплексов показывает, что фос-фолипидные остатки фосфатидилсерина и фосфа-тидилинозитола представляют собой тридентат-ные, а фосфатидных кислот — дидентатные лиганды, ионы металлов достаточно прочно удерживаются данными лигандами.

При выборе гидратирующего агента, т.е. реагента, способного разрушить комплексные соединения фосфолипидов с поливалентными металлами и перевести негидратируемые фосфолипиды в гидратируемые, в качестве критериев его эффективности учитывали способность к образованию более устойчивых комплексных соединений с ионами металлов, входящих в состав фосфолипидов, а также физиологическую ценность реагента и его солей.

Нами изучена возможность применения в качестве такого реагента лимонной, янтарной кислот и их смесей. Поскольку основными металлами, входящими в состав негидратируемых фосфолипи-

/■* 2+ ц к 2+ 2+ п 3+ »

дов, являются Са , Мд , Си , ге , задачей исследования было получение данных по устойчивости комплексов исследуемых кислот с названными ионами металлов. Показано, что в водных растворах характерно образование различных комплексов, накопление которых определяется концентрационными параметрами, а именно концентрацией иона металла, лиганда, pH. Значения логарифмов констант устойчивости полученных комплексов приведены в табл. 4.

Из представленных данных видно, что устойчивость комплексов высока, процесс комплексообра-зования протекает селективно: с ионами Ре5+ и Си3+ наиболее устойчивые комплексы образует

чивости комплексов с кислотами и растительными фосфолипидами показывает, что первые во всех случаях обладают более высокой прочностью соединения.

Таблица 4

Состав

Логарифмы

тойчивости

констант ус-комплексов

комплексных форм Са2+ Си2+ Ре3+

Лимонная кислота

Мел+ + Н31. — [МеН2Цт+ + н+ 1,32 0,95 4,14 4,8

Ме"+ + — [МеНЬГ+ + 2Н+ 3,41 2,12 6,15 8,86

Меп+ + н3ь — [МеьГ + ЗН+ 5,04 4,12 6,14 10,78

Ме"+ +2Н3Ь - [Ме(НЦ2Г++4Н+ 9,06 8,99 11,13 14,02

Янтарная кислота

Мея+ + Н2ь — [МеНЬГ+ + Н+ 2,06 2,11 3,75 4,74

Мел+ + Н2Ь — [МеіГ+ + 2Н* 4,09 5,13 6,21 7,89

Мел++2Н2Ь — [Ме(НЬ)2Г++2Н+ 5,58 5,49 6,61 8,08

Мел+ + 2Н2Ь - - [МеІ^Г+ + 4Н+ 9,96 10,99 10,23 13,12

янтарная. Сравнение логарифмов констант устой-

Для определения геометрического строения молекул с помощью метода молекулярной механики нами проведено моделирование лигандного скелета комплексов, определена их структура. Оптимальные структуры комплексов лимонная кисло-

та—Си2+ и янтарная кислота—М^+ представлены соответственно на рис. 4 и 5. Строение комплексов показывает, что молекулы лигандов охватывают ион металла прочными тетраэдрическими связями. Известно, что комплексы, имеющие ион комплек-сообразователя во внутренней сфере, обладают большей стабильностью, чем комплексы линейного строения.

Сравнительный анализ полученных результатов свидетельствует, что янтарная и лимонная кислоты могут быть успешно применены для разрушения комплексов фосфолипидов с поливалентными металлами и выведения последних из растительных масел. Учитывая селективность процесса ком-плексообразования, для наиболее эффективного разрушения комплексов целесообразно использовать смесь янтарной и лимонной кислот.

ЛИТЕРАТУРА

1. Артеменко И.П. Создание усовершенствованной технологии получения гидратированных масел и фосфолипидов, устойчивых к окислению; Дис. ... канд. техн. наук. — Краснодар, 1997.

2. Боковикова Т.Н., Корнена Е.П. Моделирование процесса комплексоообразования в системе ’’растительные фосфолипиды—поливалентные металлы” // Хранение и пе-рераб. с.-х. продукции. — 1998. — № 3. — С. 65-67.

3. Сальников Ю.И., Глебов А.Н., Девятое Ф.В. Полиядер-ные комплексы в растворах. — Казань^ 1989^— 2()| с.

4. Комплексообразование в системах Ре , Са , N^g —лимонная, янтарная и оксизтилидендифосфоновая кислоты^ / Е.А. Бутина, Ж.В. Капустянская, В.Л. Погребная и др. // Изв. вузов. Пищевая технология. — 1992. — № 2. — С. 52-53.

5. Плямоватый А.Х., Дашевский В.Г., Кабачник М.И.

Теоретический конформационный анализ молекул, содержащих неподеленные электронные пары // Докл. АН СССР. — 1977. — 235. — № 5. _ с. 1100-1123.

Кафедра неорганической химии

Поступила 17.05.99 г.

678.562.004.14

БЕЛКОВЫЕ ИНГРЕДИЕНТЫ КАК Ф УНКЦИОНАЛЬНАЯ ОСНОВА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВО-ЖИРОВЫХ КОМПОЗИТОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

И.В. МАРТЫНОВА, В.В. КОЛПАКОВА,

С.М. СЕВЕРИНЕНКО, Е.И. РАССОХА

Московский государственный университет пищевых производств

Ассоциация переработчиков сои "Ассоя”

Создание изделий массового потребления повышенной пищевой и биологической ценности, а также продуктов профилактического и диетического назначения требует расширения и совершенствования сырьевой базы отечественной промышленности. Одним из таких направлений может стать производство нового поколения порошкообразных пищевых полупродуктов (композитов) повышенной биологической ценности.

Проводимые во многих странах мира работы по обогащению пищевых продуктов эссенциальными веществами в целях улучшения их качества предусматривают сбалансированность аминокислотного состава белков [1,2], жирнокислотного состава липидов [3, 4], а также того и другого вместе [5, 6]. Однако все эти работы включают, как правило, использование сырья животного происхождения — мяса, мясопродуктов, казеина, сывороточных белков и т. п. [1, 2]. В течение ряда последних лет нами проводятся исследования по разработке научных и практических основ создания растительных пищевых композитов, характеризующихся оптимальным с точки зрения науки о питании соотношением белковых и липидных компонентов. Композиты предназначаются для использования в качестве обогатителей, заменителей или улучшителей в производстве новых или традиционных пищевых изделий [7, 8]. При этом ставится задача создать белково-липидные полупродукты, сбалансированные по основным питательным компонентам, которые удобно хранить и легко перерабатывать в пищевые продукты.

Реализация указанных выше требований не может базироваться только на известных технологических решениях, поэтому необходим поиск новых теоретических и практических подходов, направленных на разработку композитов полифункцио-нального назначения для применения их в целях расширения относительно узкого отечественного сырьевого рынка и ассортимента биологически ценных пищевых продуктов [9, 10]. Композиты в качестве липидных компонентов предусматривают использование жировых смесей регулируемого состава, приготовленных на основе растительных масел разного химического состава. Смеси характеризуются сбалансированным соотношением насыщенных, моно-, и полиненасыщенных жирных кислот, сниженным до природного уровня содержанием трансизомеризованных кислот и наличием витаминов А и Е.

Цель данной работы — научное обоснование использования растительных белковых ингредиентов для производства белково-липидных композитов путем изучения их функциональных свойств, влияния на последние различных технологических факторов, а также определение вида физико-хими-ческого процесса, который необходимо заложить в основу технологии.

В качестве белковых ингредиентов выбраны: мука соевая дезодорированная полуобезжиренная (ТУ № 9293-013-10126558-96), липоксигин (ТУ № 9293-013-10126558-96), молоко сухое соевое (ТУ № 9223—004—10126558—96) (Ассоциация переработчиков сои ’’Ассоя”), сухая пшеничная клейковина (фирма ’’Мюленхеми”, Германия), мука белковая из отрубей пшеничных (ТУ № 8 РФ 18-143-93) и концентрат белковый из отрубей пшеничных (ТУ № 8 РФ 18-155-95). Два последних продукта получены по разработанной нами технологии [11]. Использование соевых и пшеничных ингредиентов дополнительно преследовало