CC BY
74
577.334:637.5
ПРИМЕНЕНИЕ ВОДЫ С МОДИФИЦИРОВАННЫМ ИЗОТОПНЫМ СОСТАВОМ И pH В МЯСНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
М.Г. БАРЫШЕВ \ С.С. ДЖИМАК \ М.А. ДОЛГОВ \ А.С. ДЫДЫКИН2, Г.И. КАСЬЯНОВ3
1 Кубанский государственный университет,
350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149; факс: (861) 219-95-19, электронная почта: science-pro@kubsu.ru
2 Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии, 109316, г. Москва, ул. Талалихина, 26; факс: (495) 676-96-18, электронная почта: dpitanie@vniimp.ru 3 Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; факс: (861) 255-99-07, электронная почта: kasyanov@kubstu.ru
Рассмотрены биологические эффекты воды с модифицированным изотопным составом, магнитообработанной, электрохимически активированной воды. Показано, что легкая вода может быть использована для создания функциональных продуктов. Получена электроактивированная вода с различным pH и окислительно-восстановительным потенциалом. Проведены исследования периода релаксации и возврата в стабильное состояние полученных образцов воды. Установлено, что добавление щелочной фракции активированной воды для посола фарша позволяет сдвинуть рН в область более высоких значений от изоэлектрической точки мышечных белков, что в колбасном производстве осуществляется введением различных фосфатов.
Ключевые слова: легкая вода, дейтерий, скорость химической реакции, электроактивированная вода, кислотность.
Исследование свойств и принципов биологического действия электрохимически и физически активированной воды - одно из перспективных направлений изучения биосистем. Биологическая материя в значительной степени состоит из воды. Поэтому анализ феномена электрохимической модификации свойств воды применительно к физиологии, биохимии, биотехнологии и к смежным областям знаний непосредственно связан с вопросом о роли водных сред в жизни биологических объектов от уровня биологических молекул до многоклеточных пространств.
Известен ряд работ по исследованию воды с модифицированным изотопным составом, магнитообработанной воды, электрохимически активированной воды [1-4].
Рассмотрим биологические эффекты воды с модифицированным изотопным составом. Естественное содержание изотопов 1Н и 2Н в природных объектах составляет 99,985 и 0,015%. Употребление воды с пониженным содержанием дейтерия приводит к нормализации углеводного и липидного обмена, коррекции веса, выведению шлаков и токсинов из организма и др. Известно, что в легкой воде изменяется скорость протекания химических реакций, сольватация ионов, их подвижность.
Изменение скоростей химических реакций обусловлено рядом эффектов. При нормальной для биологии температуре расстояние между колебательными уровнями молекул обычно значительно больше кТ, поэтому большинство осцилляторов находятся на нулевом энергетическом уровне и их потенциальная энергия равна нулевой энергии колебаний. При 300 К условию (Нш0/кТ) = 1 соответствует значение ю0 = 200 см-1. Изотопный эффект является экспоненциальной функцией от нулевых энергий колебаний:
В выражении (1) к1 и к2 - константы скоростей химических реакций для протонов и дейтронов, Е01 и Е02
- нулевые энергии валентного колебания разрываемой связи, соединяющей протон (дейтрон) с другим атомом, ю, - круговая частота колебаний. Это именно то колебание, которое представляет собой движение вдоль координаты реакции; оно рассматривается как мнимое вследствие изменения знака кривизны потенциальной энергии в седловой точке и исключается из расчетов статистической суммы для активированного комплекса.
Используя свойство инвариантности силовой постоянной, нетрудно найти величину изотопного эффекта, зная колебательные характеристики связей с протоном:
к і
— = ехр
к., Р
Асю,
2кТ
1 42,
к 1/к2 = ехр|0,21ю 01/ Т|.
(1)
Таким образом, уменьшение нулевой энергии колебаний, обусловленное увеличением массы реагирующего атома, является основной причиной уменьшения скорости химической реакции с участием более тяжелого изотопа, в частности дейтерия.
Несмотря на то, что многие реакции обнаруживают нормальные кинетические изотопные эффекты дейтерия, предсказываемые изложенной выше теорией, в ряде случаев отношение констант скоростей к1/к2 сильно отклоняется от ожидаемых величин.
Легкая вода оказывает стимулирующее действие на живые системы, существенно повышает их активность, жизнестойкость к различным негативным факторам, репродуктивную деятельность, улучшает и ускоряет обмен веществ [5].
или
Основное действие, оказываемое легкой питьевой водой на организм, - постепенное снижение содержания дейтерия в жидкостях тела за счет реакций изотопного обмена. Длительное употребление воды с пониженным содержанием дейтерия приводит к снижению степени тяжести лучевых повреждений, обусловленных действием гамма-излучения в низких дозах в условиях ежедневного воздействия [6, 7].
В Румынии (Университет сельского хозяйства и ветеринарии) проведены исследования антиоксидантного эффекта воды с пониженным содержанием дейтерия на крысах линии Вистар в условиях токсикации хромом. Показано, что употребление легкой воды снимает токсические эффекты [8]. Вода со сниженным содержанием дейтерия способствует также репарации поврежденной ДНК как в лимфоцитах, так и в нейтрофи-лах. Эксперименты подтвердили, что легкая вода активирует репаративные системы клеток, предотвращая апоптоз. Вода с содержанием дейтерия 120 ppm заметно снижает продукцию супероксида как покоящимися, так и активированными нейтрофилами здоровых доноров [9].
Возможным применением воды с пониженным содержанием дейтерия в мясной промышленности является вымачивание в ней мяса с целью снижения количественного содержания в нем тяжелого водорода.
Исследованию влияния на биологические объекты воды, обработанной электромагнитным полем низких частот, посвящено большое число работ [10, 11]. Одним из возможных применений магнитообработанной воды в мясной промышленности является уничтожение патогенной микрофлоры на поверхности мяса при вымачивании в такой воде.
Электрохимическая активация воды как физико-химический процесс представляет собой совокупность осуществляемых в условиях минимального выделения тепла электрохимического и электрофизического воздействий на жидкость с содержащимися в ней ионами и молекулами растворенных веществ в области пространственного заряда у поверхности электрода (анода или катода) электрохимической системы при неравновесном переносе заряда через границу «электрод-электролит» электронами. В результате электрохимической активации вода переходит в метастабильное (активированное) состояние, проявляя при этом в течение нескольких часов повышенную реакционную способность в различных физико-химических процессах. Вода, активированная у катода (католит), обладает повышенной активностью электронов и имеет ярко выраженные свойства восстановителя. Соответственно, вода, активированная у анода (анолит), характеризуется пониженной активностью электронов и проявляет свойства окислителя.
Электроактивацию воды производили при двух режимах:
1 - сила тока 0,5 А, напряжение 36,3 В, окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) 125 мВ, pH 8,4;
2 - сила тока 1 А, напряжение 54,5 В, ОВП 150 мВ, pH 8,7.
В контрольном образце значение ОВП составило 200 мВ, pH 6,3.
Следующим этапом работы было установление периода релаксации и возврата в стабильное состояние полученных образцов воды. Проведены измерения рН и ОВП сразу после ее получения - 1-я точка - и далее через каждый час в течение 6 ч. В качестве контроля была использована водопроводная вода. В течение всего времени измерений в контрольном образце изменений не обнаружили. В экспериментальных образцах наблюдали снижение ОВП до 100 мВ через 2 ч. В дальнейшем в течение 4 ч изменений ОВП практически не наблюдали.
С целью изучения влияния электроактивированной воды на технологические показатели мясного сырья были проведены исследования влагосвязывающей способности (ВСС) мяса при посоле в кусках и в виде фарша (говядина 1-го сорта). Полученные результаты показали, что после посола мяса в кусках его ВСС увеличилась на 5,2 и 6,8%, при посоле в виде фарша - на 10,0 и 11,25% соответственно для образцов 1 и 2 по сравнению с контрольным образцом.
Показатели ВСС мяса, посоленного в кусках, ниже, чем в образцах, посоленных в виде фарша. Это объясняется тем, что в лабораторных условиях произвести посол мяса в кусках с соблюдением всех технологических требований достаточно сложно. Однако в целом анализ полученных данных свидетельствует, что ВСС мышечной ткани в опытных образцах выше, чем в контрольном. Влагосвязывающая способность возрастает за счет сдвига рН в нейтральную область, увеличивается интервал между изоэлектрической точкой и рН среды, это приводит к росту числа гидрофильных групп в молекулах белков и способствует еще большей их гидратации.
Исследование изменения рН мясного сырья показало, что добавление щелочной фракции активированной воды для посола фарша позволяет сдвинуть рН в область более высоких значений от изоэлектрической точки мышечных белков, что в колбасном производстве осуществляется введением различных фосфатов.
Окислительно-восстановительный потенциал в исследованных образцах находился практически на одном уровне, резкого изменения ОВП не наблюдалось, поскольку мясо является буфером донорно-акцептор-ного обмена электронами. Однако по сравнению с контрольным образцом в опытных отмечается тенденция сдвига ОВП к отрицательным значениям.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, проект № 11-04-96523-р_юг_ц.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мухачев В.М. Живая вода. - М.: Наука, 1975. - 142 с.
2. ЯМР и ЭПР исследование влияния воды с пониженным содержанием дейтерия на показатели прооксидантно-антиоксидант-
ной системы у лабораторных животных / М.Г. Барышев, А.А. Басов, С.Н. Болотин и др. // Экологич. вестн. науч. центров ЧЭС. - 2011. -Вып. 3.
3. Барышев М.Г., Васильев Н.С., Джимак С.С. О корреляции между временем спин-спиновой релаксации магнитообработанной воды и выживаемостью // Экологич. вестн. науч. центров ЧЭС. - 2010. - Вып. 1. - С. 26-31.
4. Барышев М.Г., Касьянов Г.И., Джимак С.С. Влияние низкочастотного электромагнитного поля на биологические системы // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2007. - № 3. - С. 44-48.
5. Лобышев В.Н., Калиниченко Л.П. Изотопные эффекты Э2О в биологических системах. - М.: Наука, 1978. - 215 с.
6. Раков Д.В. Влияние воды с пониженным содержанием тяжелого стабильного изотопа водорода дейтерия и кислорода 18О на развитие лучевых повреждений при гамма-облучении в низкой дозе // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2006. - 46. - №4.-С. 475-479.
7. Раков Д.В. Влияние воды с пониженным содержанием дейтерия и кислорода 18О на развитие лучевых повреждений после
гамма-облучения // Авиакосмич. и экологич. медицина. - 2007. - 41. - № 3. - С. 36-39.
8. Olariu L., Petcu M., Cuna S. The role of deuterium depleted water (ddw) administration in blood deuterium concentration in Cr (VI) intoxicated rats // Lucrari §tiiniifice medicina veterinara. -2010.-Vol. XLIII (2). - P. 193-196.
9. Глоба А.Г., Карелин A.A., Демидова B.C. Влияние воды с пониженным содержанием дейтерия на продукцию супероксида нейтрофилами // Материалы 7-го Междунар. конгр. «Вода: экология и технологии. Экватэк - 2006». - М., 2006. - С. 288-289.
10. Барышев М.Г., Джимак C.C., Кадамша А.М. Исследование влияния магнитообработанной воды на биологические объекты // Вестн. РУДН. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. - 2008. - № 2. - С. 69-74.
11. Классен В.И. Омагничивание водных систем. - М.: Химия, 1982. - 296 с.
Поступила 30.12.11 г.
APPLICATION OF WATER WITH THE MODIFIED ISOTOPE STRUCTURE AND pH IN THE MEAT INDUSTRY
M.G. BARISHEV \ S.S. DZHIMAK1, M.A. DOLGOV1, A.S. DYDYKIN2, G.I. KASYANOV3
1Kuban State University,
149, Stavropolskaya st., Krasnodar, 350040; fax: (861) 219-95-19, e-mail: science-pro@kubsu.ru
2 Russian Academy of Agricultural Sciences The Gorbatov's All Russian Research Institute,
26, Talalikhina st., Moscow, 109316; fax: (495) 676-96-18, e-mail: dpitanie@vniimp.ru
3 Kuban State Technological University,
2, Moskovskaya st, Krasnodar, 350072; fax: (861) 255-99-07, e-mail: kasyanov@kubstu.ru
Biological effects of water with the modified isotope structure, magnetic water, electroactivated water are considered. It is shown that light water can be used for creation of functional products. Electroactivated water with various pH and oxidation-reduction potential is received. Researches of the period of a relaxation and return to a stable condition of the received samples of water are conducted. It is ascertained that addition of alkaline fraction of the activated water for salt forcemeat, allows to shift pH in area of higher values from an isoelectric point of muscular proteins that in sausage manufacture is carried out by introduction of various phosphates.
Key words: light water, deuterium, speed of chemical reaction, electroactivated water, acidity.
637.631
КОНФОРМАЦИОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ БЕЛКА КЕРАТИНА ПРИ ЕГО ФЕРМЕНТАТИВНОМ ГИДРОЛИЗЕ
Ч.Ю. ШАМХАНОВ \ Л.В. АНТИПОВА2, В.Ф. СЕЛЕМЕНЕВ3
1 Грозненский государственный нефтяной технический университет,
364051, Чеченская Республика, г. Грозный, ул. А. Авторханова, 14/53; тел.: (8712) 22-36-12, электронная почта: SCY59@yandex.ru 2 Воронежский государственный университет инженерных технологий,
394036, г. Воронеж, пр-т Революции, 19; тел.: (473) 255-37-51, электронная почта: meatech@yandex.ru
3 Воронежский государственный университет,
394006, г. Воронеж, Университетская площадь, 1; электронная почта: common@anch.vsu.ru
Анализ ИК-спектров кератинового сырья и его производных подтверждает, что при его обработке препаратом «Сави-наза» в реакционной среде протекают последовательно процессы химической модификации и ферментативного гидролиза. В белковых продуктах обнаруживаются колебания ароматических колец фрагментов фенилаланина, тирозина и триптофана. Данные процессы свидетельствуют о конформационных изменениях кератинового белка на уровне его третичной структуры.
Ключевые слова: кератиновое сырье, ферментный препарат «Савиназа», ИК-спектр, белковые продукты.
До недавнего времени отходы перопухового сырья ёись в пищевой и парфюмерн°-косметическ°й про-
(кератина) в нашей стране перерабатывались в основ- мышленности [1]. В последнее десятилетие развитие
ном только на кормовую муку, тогда как за рубежом по- получила и отечественная парфюмерно-косметическая
сле специальной обработки они успешно использова- промышленность, в том числе за счет разработки и
