CC BY
31
УДК 581.192: 633.822: 639.385
ОБОСНОВАНИЕ СОСТАВА ЖЕЛИРОВАННОГО ПИЩЕВОГО БИОПРОДУКТА, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СТРЕССОУСТОЙЧИВОСТИ ОРГАНИЗМА
С. Король, студентка e-mail: [email protected] О.Я. Мезенова, д.т.н., профессор, e-mail: [email protected] ФГБОУ ВО «Калининградский технический университет»
Проанализированы современные подходы для создания нового биопродукта в форме желированного изделия, предназначенного для повышения стрессоустойчивости. Рассмотрена принципиальная технологическая схема получения данного биопродукта путем смешения в желатиновой композиции натуральных биологически активных компонентов мяты перечной, низкомолекулярных пептидов из рыбного коллагена и вкусовых веществ.
стрессоустойчивость, пептиды, мята перечная, биологически активные вещества, желированный биопродукт
Здоровое питание это одно из важнейших факторов, которое играет главную роль в жизнедеятельности организма и способствует профилактики стресса. Когда организм находится в стрессовом состоянии, то снижаются уровни витаминов и минеральных веществ, которые необходимы для нормального функционирования организма, особенно во время невроза и депрессии. На повышение нервозности и раздражительности организма, влияет нехватка некоторых витаминов группы В [1].
В организме человека глюкокортикоиды, стероидные гормоны из подкласса кортико-стероидов, которые образуются корой надпочечников, эффективно противостоят стрессу. Во время сильного стресса, шоковых состояний их уровень быстро возрастает в крови и это один из механизмов, благодаря которым организм приспосабливается к стрессу и шоковому состоянию. Возникает потребность к получению этих веществ из окружающей среды, когда воздействие стресса чрезвычайно сильно для организма. Но нужно понимать, что длительный прием приводит к тяжелым последствиям для организма и человека. Например, отрицательное влияние на иммунную систему, на обменные заболевания скелета, повышение сахара в крови, изъязвление слизистой оболочки желудка, нарушение минерального и белкового обменов, психические нарушения. В связи с этим для современной пищевой биотехнологии важно и актуально создание новых безопасных средств, которые повышают устойчивость организма к стрессовым ситуациям [1, 2].
Желательно для повышения устойчивости к стрессу принимать натуральные антидепрессанты с мягким действием без побочных эффектов в форме биодобавки, обогащенной до функционального уровня БАВ-ми антистрессовой направленности [1, 2].
Целью работы является обоснование состава и принципиальной технологии нового функционального продукта в форме желатинового изделия, обладающего приятными орга-нолептическими свойствами, в котором содержатся натуральные биологически активные ингредиенты антистрессовой направленности.
Приоритетной формой таких продуктов являются БАДы к пище, диетические добавки или функциональные пищевые продукты, обогащенные натуральными функциональными пищевыми ингредиентами (ФПИ) с доказанной физиологической эффективностью [1, 2].
ФПИ-ми антистрессовой направленности, обладающими подтвержденным физиологическим эффектом, являются витамины (А, Е, С, В1, В5, Вб, Н), а также такие микроэлементы, как магний, цинк, калий, селен. Из специальной научной литературы также известно, что многие природные вещества-парафармацевтики обладают способностью успокаивать и стабилизировать нервную систему организма. Это натуральные компоненты следующих растений: мелисса, пустырник, хмель, ромашка, корица, плоды шиповника и боярышника, корень валерианы, листья розмарина, семена кориандра, мускатный орех и др. [2].
При конструировании нового функционального продукта важную роль в нем потенциально могут играть биологически активные пептиды нового поколения, производные природных белков, обладающие различными физиологическими эффектами, в том числе имму-номодулирующим. Биотехнологов, фармацевтов и биохимиков в наше время сильно интересует практически отсутствие токсичности во время приема пептидов, так как продуктами деградации пептидов являются аминокислоты [2, 3].
В регулировании стрессовой ситуации организма большую роль играют олигопепти-ды или нейропептиды, образующиеся в клетках нервной системы человека и регулирующие его физиологические функции. Например, антистрессовым эффектом обладают пептид дельта-сна Тгр - Ala - Gly - Gly - Asp - Ala - Ser - Gly - Gly, тафцин Thr - Lys - Pro - Arg и их аналоги, тафцин и нейропептиды тимуса-тимпоэтин-Н и тимозин-a [3].
В КГТУ на кафедре пищевой биотехнологии методом высокотемпературного гидролиза коллагеновых вторичных рыбных тканей (чешуи, костей, плавников, голов) были получены биологически активные пептиды, обладающие опиоидной активностью, которые рекомендовано использовать в качестве антистрессовых компонентов в спортивном питании [3].
При обосновании состава нового функционального продукта, предназначенного для повышения стрессоустойчивости организма, исходили из рациональности использования в качестве БАВ с антистрессовым эффектом компоненты мяты перечной в форме мятного экстракта и низкомолекулярные пептиды, полученные из коллагенсодержащих рыбных тканей методом высокотемпературного источника. В связи со специфичностью компонентов предложена привлекательная форма продукта - в виде желатинового изделия («желатинки»), внутри которого находятся биологически активные компоненты [3].
В Калининградской области исторически приоритетной является рыбоперерабатывающая промышленность, выпускающая широкий ассортимент рыбной продукции (соленая, копченая, пресервы, консервы, кулинарные изделия и др.). При производстве пищевой рыбной продукции в больших количествах остаются так называемые отходы - головы, хвосты, плавники, кости, чешуя и другие коллагенсодержащие части. Актуальной проблемой на сегодняшний день является переработка и утилизация данных отходов, поскольку они мало используются на кормовые продукты при ценном химическом составе [3].
Использование рыбных отходов в качестве сырья для производства различной продукции получило широкое применение, благодаря богатому содержанию животного белка, микроэлементов, витаминов, азотистых соединений и минералов. Рыбные отходы используют как биодобавку (мука), получение жира и фарша [4, 5].
Особенностью рыбной чешуи является большое количество азотистых веществ (2535% от массы), входящих в состав белка коллагена. Специфичностью этого структурного белка является повышенное количество остатков аминокислоты глицина и ихтилепидина (белковое вещество), а также наличие фосфорнокислых кальциевых солей (от 15 до 30% к массе). Глицин обладает доказанным антистрессовым и ноотропным, т. е. влияющим на умственную деятельность, действием, он применяется в медицинской практике, как антистрессовый препарат, регулируя активные процессы в нервных клетках (возбуждение, торможение), что снижает гиперактивность и успокаивает [б, 7].
Вторым физиологически активным сырьевым источником, богатым компонентами с антистрессовым эффектом, является мята перечная, которая широко используется в виде экстрактов и настоев в пищевой и фармацевтической промышленности. В мяте в большом количестве содержится ментол, который присутствует в эфирном масле. Мята также содер-
жит терпеноиды, каротин, рутин, аскорбиновую кислоту, флавоноиды, дубильные вещества и микроэлементы. В медицине используются как антидепрессант и при воспалительных процессах [6, 7].
Можно применять не только листья мяты, но и стебли. В народе для успокоения раздражимости пищеварительного тракта и нервной системы заваривают чаи с листьями мяты, а также делают настои. Пользуются ими во время проблем с дыханием, особенно при кашле [6, 7].
Ментол, выделяемый из мятного масла, используется в лекарствах, при мигрени, проблемах, связанных с сердцем, спазмах гладких мышц, нервных перенапряжениях, ингаляционных препаратах, спреях для смягчения кашля [7, 8].
Мята перечная широко распространена и в России, и на других континентах, легко культивируется. В дикой природе она произрастает в Европе и Азии. Но месторождением этого вида является Англия, XVII век. Мята была выращена в нескольких европейских странах (Нидерланды, Англия, Франция, Италия, Болгария, Венгрия), а также в Японии, в США в качестве лекарственного растения и приправы. Широко культивируется как эфирное масло и лекарственная культура в Украине, Республике Беларусь. Мята привезена в Россию в конце XIX века [8].
Мята наинужнейшая добавка в пищевой промышленности, так как используется при выпечке пряников, в печенье и в конфетах, также используется в жевательных резинках для свежести дыхания. Применяется она и в рыбообрабатывающем производстве, например, при производстве соленой и копченой рыбы, пресервов и консервов. К сожалению, в производственных масштабах Калининграда и области мяту перечную в настоящее время не выращивают, она встречается только на небольших частных территориях, хотя ей подходят существующие региональные климатические условия и почвы [8].
Способность мяты улучшать сон и успокаивать нервную систему проверена народной медициной на многих поколениях. При добавлении несколько листочков мяты в чай он наполнится не только приятным специфическим ароматом, но и придаст ему успокоительный эффект, позволит расслабить закрепощенную мускулатуру, снизит нервозность, раздражительность, внутреннюю тревогу, депрессию и стресс [8, 9].
Листья мяты содержат до 4% эфирного масла, на 50-80% состоящее из ментола и его эфиров, ментон (20-31%), тимол, цинеол, дипентен, лимонен, органические кислоты, дубильные вещества, флавоноиды, каротиноиды, бетаин, гесперидин, микроэлементы. Основная составная часть эфирного масла - 1-ментол (до 65%) [9, 10].
Лечебные свойства и противопоказания к применению перечной мяты обусловлены десятками химических соединений, которые необходимо знать для лучшего понимания пользы и возможного вреда от мяты [10, 11].
Перечная мята состоит в большинстве своём из воды. 100 г листьев мяты содержат (в среднем) 78,7 г воды, 6,9 г углеводов, 0,94 г жиров, 3,75 г белков, около 8 г пищевых волокон и 1,76 г золы (минеральные вещества) [11]. Однако при биоконсервировании сушкой и удалении воды из листьев мяты действующие вещества значительно увеличивают свое содержание, при этом их химическая природа не меняется.
При введении компонентов мяты в состав проектируемого ФП важно знать его биопотенциал для физиологического антистрессового эффекта, который определяется содержанием витаминов, микроэлементов и других БАВ, обусловливающих действенное поддержание функций иммунной системы человека, снижение напряженности организма, успокоительное действие. 100 г листьев мяты содержит достаточно широкий состав эффективных БАВ, среди которых важнейшими являются витамины группы В. Витамины С и А, а также такие микроэлементы, как медь, кальций, магний (таблица) [11, 12].
Наименование Количество Основной эффект
1 2 3
Витамины, мг
Аскорбиновая кислота (С) 31,82 Стабилизирует функционирование иммунной системы
Ниацин (В3) 1,71 Нормализует липидный состав крови: снижает уровень общего холестерина
Пантотеновая кислота (В5) 0,34 Нормализует работу органов пищеварения
Рибофлавин (В2) 0,27 Отвечает за повышение восприимчивости цвета и возможности видеть в темноте
Бета-каротин (А) 0,21 Обеспечивает нормальное развитие организма, поддерживает здоровье кожи и глаз, повышает иммунитет
Пиридоксин (В6) 0,13 Уменьшает токсические проявления в организме и уменьшает поражение печени
Фолиевая кислота (В9) 0,11 Улучшают метаболизм нуклеиновых и аминокислот
Тиамин (В1) 0,08 Играет важную роль в нервно-рефлекторной регуляции и обмене веществ
Микроэлементы, мг
Железо ^е) 5,08 Влияет на кроветворение, работу нервной системы, на здоровье волос и ногтей
Марганец (Мп) 1,176 Принимает участие в образовании костной и соединительной ткани
Медь (Си) 329 Нужен для сохранения состава костей, хрящей, сухожилий (коллаген), упругость и эластичность стенок кровеносных сосудов и кожи. Медь присутствует в составе миели-новых оболочек нервов
Цинк (2п) 1,11 Принимает участие в обмене веществ и стабилизации клеточных мембран, влияет на процессы восстановления нервных импульсов
Макроэлементы, мг
Калий (К) 569 Принимает участие в процессе развития созревания клеток крови
Кальций (Са) 243 Участвует в регуляции нервной проводимости, мышечных сокращений, является компонентом системы свертывания крови, необходим для минерализации зубов
Магний (Mg) 80 Участвует в регуляции передачи нервных импульсов и в сокращении мышц
Натрий (№) 31 Поддерживает соответствующее осмотическое давление плазмы крови и внеклеточной жидкости
Фосфор (Р) 73 Формирования костного скелета, зубов
Аминокислоты незаменимые
Аргинин 0,173 Отвечает за выработку и перенос к важнейшим органам окиси азота; является строительным материалом для многих белков; принимает участие в синтезе большинства гормонов, в том числе гормона роста
Валин 0,187 Помогает восстановлению поврежденных тканей в мышцах и стимулирует их
1 2 3
Гистидин 0,075 Улучшает азотистый баланс, функцию печени, повышает желудочную секрецию и моторику кишечника, иммунитет, нормализует сердечный ритм.
Изолейцин 0,154 Предотвращает повышению сахара в крови
Лейцин 0,281 Нормализует сахар в крови; укрепляюще действует на иммунную систему
Метионин 0,053 Участвует в формировании кровяных сосудов, улучшает восстановление после травм; укрепляет кости
Треонин 0,154 Улучшает состояние сердечно сосудистой системы, печени, служит дополнительным источником энергии; активирует иммунную систему
Триптофан 0,058 Главная роль в производстве серотонина
Фенилаланин 0,191 Участие в формировании пространственной структуры сложных белков
Аминокислоты заменимые, г
Алании 0,195 Увеличивает мышечную производительность
Аспарагиновая кислота 0,443 Роль в работе нейроэндокринной системы
Глицин 0,180 Оказывает «тормозящее» воздействие на нейроны, уменьшает выделение из нейронов «возбуждающих» аминокислот
Глутаминовая кислота 0,403 Играет важную роль в метаболизме азотсодержащих биохимических веществ, является нейромедиаторной аминокислотой
Пролин 0,154 Укрепляет артерии и снижает уровень кровяного давления, синтез коллагена, улучшает кожу
Аланин 0,195 Поддержание баланса азота и постоянной концентрации глюкозы в крови
Серин 0,146 Повышает реакции иммунитета, укрепляет иммунную систему, способствуя синтезу антител
Тирозин 0,113 Оптимизирует нервное состояние, снижает вероятность проявления стресса
Цистеин 0,041 Играет важную роль в стабилизации структуры белковой молекулы; играет важную роль в формировании инсулина
Мононенасыщенные жирные кислоты (0.033 г, в том числе), г:
Пальмитолеиновая 0,002 Обеспечивает защитные функции подкожного жира
олеиновая (омега-9) 0,029 Стимулирует снижение уровня холестерина, поддерживает нормальный уровень глюкозы в крови, способствует укреплению иммунной системы и снижению риска онкологических заболеваний
Полиненасыщенные жирные кислоты (0.508 г, в том числе), г:
Линолевая 0,069 Обеспечивает профилактическую роль в сердечно-сосудистых заболеваниях
Линоленовая 0,435
Омега-3 жирные кислоты 0,435
Омега-6 жирные кислоты 0,069 Обеспечивают нормальный рост организма
На основании анализа литературных данных, принимая во внимание биопотенциал выбранных источников БАВ и заданную форму, предложена следующая обобщенная принципиальная схема изготовления проектируемого желатиновой биопродукта (типа желатинового мармелада), обладающего антистрессовыми свойствами (рисунок) [13].
Ключевым моментом данной схемы является смешение в желатиновой композиции натуральных биологически активных компонентов мяты перечной, низкомолекулярных пептидов из рыбного коллагена и вкусовых веществ. Последующие операции обеспечивают приобретение биопродуктом заданной упругой консистенции, устойчивый внешний вид, достаточную хранимоспособность, а также сохранение химической формы и действенных свойств функциональных ингредиентов.
Рисунок - Технологическая схема проектируемой желированной продукции с антистрессовыми свойствами на основе экстракта мяты и низкомолекулярных пептидов
В качестве вкусовых компонентов, которые обеспечат продукции приятные органо-лептические свойства, предлагаются сахар, лимонная кислота, натуральные и идентичные натуральным ароматизаторы и красители.
В данной работе обоснована форма и принципиальный состав нового функционального продукта, потенциально обладающего приятными органолептическими свойствами, антистрессовым эффектом и предназначенный для потребления всех групп населения. Конкретные характеристики технологического процесса и качества готового продукта - объекты следующего этапа исследования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Патент РФ № 2594533 Способ получения функционального рыборастительного продукта / О.Я. Мезенова, В.А. Потапова. - Опубл. 20.06.2016, БИ № 23.
2. ГОСТ Р 54059-2010 «Продукты пищевые Функциональные. Ингредиенты пищевые функциональные. классификация и общие требования.» - введ. 2012-01-01 - Москва: Изд-во стандартов, 2010. - 11 с.
3. Патент РФ № 2552444 от 12.05.2015 «Композиция продукта с биологически активными свойствами» / Н.Ю. Мезенова, Л.С. Байдалинова, О.Я. Мезенова. Заявл. 23.12.2013 г., опубл. 10.06.2015 г.
4. Мезенова, О.Я. Перспективы получения и использования протеинов из вторичного рыбного сырья / О.Я. Мезенова // Вестник Международной Академии Холода. - 2018. - №1. - С.5-10.
5. Инновационные технологии комплексной переработки вторичного рыбного сырья и перспективы использования получаемых протеиновых и жировых продуктов / О.Я. Мезенова [и др.] // Производство рыбной продукции: проблемы, новые технологии, качество / XI Международная научно-практическая конференция (5-8 сентября 2017 г.): материалы. - С. 118-124.
6. Комбинированная технология глубокой переработки коллагенсодержащих рыбных отходов лососевых пород на примере голов нерки / В.В. Волков, А. Хелинг, Т. Гримм, О.Я. Мезенова // Пищевая и морская биотехнология / V Международный Балтийский морской форум. VI Международная научно-практическая конференция (21-27 мая 2017 г.): материалы. - Калининград: Изд-во БГА РФ, 2017 - С. 1313-1318.
7. Твердые отходы: технологии утилизации, методы контроля, мониторинг / под ред. М. Д. Харламовой. - Москва: Изд-во Юрайт, 2018. - 231 с.
8. Гаджиева, С. Р. Минеральные вещества мяса рыбы / С. Р. Гаджиева [и др.] // Молодой ученый. - 2018. - №9. - С. 68-71.
9. C. Rajeswari, Composting of fish waste: A review / C. Rajeswari, P. Padmavathy, S. Aanand // International Journal of Applied Research. - 2018. №4(6). - р. 242-249.
10. I. А. Hussein, Solid waste issue: Sources, composition, disposal, recycling, and valorization / I. А. Hussein, S.M. Mansour // Journal of Petroleum. - 2018, № 4. - р. 27.
11. Anesthetic and sedative efficacy of peppermint (Mentha piperita) and lavender (La-vandula angustifolia) essential oils in blue dolphin cichlid // Journal of Veterinary and Animal Sciences. - 2019. № 43. - р. 334-341.
12. Z.J. Wang, Essential Oils and Their Constituents / Z.J. Wang, T. Heinbockel // Journal molecules.- 2018. № 23(5). - р.106.
13. M. Groves, 12 Science-Backed Benefits of Peppermint Tea and Extracts / M. Groves // Healthline Media. - 2018. № 6. - р.61-65.
JUSTIFICATION OF THE COMPOSITION OF THE GELLED FOOD PRODUCT INTENDED TO INCREASE THE STRESS RESISTANCE OF THE BODY
S. Korol, student, e-mail: [email protected] O.Ya. Mezenova, Doctor of Technical Sciences, Professor, e-mail: [email protected] Kaliningrad Technical University
The modern approaches to creating a new bio-product in the form of a gelled product designed to increase stress resistance are analyzed. A flow chart of the production of this biological product by mixing in a gelatin composition of natural biologically active components of peppermint, low molecular weight peptides from fish collagen and flavors is considered.
stress resistance, peptides, peppermint, biologically active substances, gelled biological product
