CC BY
496
Для корреспонденции
Ламажапова Галина Петровна - доктор биологических наук,
доцент, профессор кафедры биотехнологии
ФГБОУ ВО «Восточно-Сибирский государственный
университет технологий и управления»
Адрес: 670013, Республика Бурятия, г. Улан-Удэ,
ул. Ключевская, д. 40B, стр. 1
Телефон: (3012) 43-14-15
E-mail: lamazhap@mail.ru
Г.П. Ламажапова, Э.В. Сынгеева, Т.С. Козлова, С.Д. Жамсаранова
Разработка липосомальной формы концентрата полиненасыщенных жирных кислот: возможные пути использования при производстве функциональных пищевых продуктов
ФГБОУ ВО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления», Улан-Удэ
East Siberia State University of Technology and Management, Ulan-Ude
Цель исследования - получение концентрата полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) в липосомальной форме и разработка возможных путей использования концентрата ПНЖК при производстве функциональных пищевых продуктов. Концентрат ПНЖК получен из жира байкальской нерпы методом комплексообразования с мочевиной. Липосомальную форму концентрата ПНЖК готовили путем выпаривания органического растворителя из раствора липидов до образования тонкой липидной пленки с добавлением к ней буферного раствора и последующим экструдированием полученной эмульсии. Размеры липосомальных частиц определяли методом турбидиметрии. Жирнокислотный состав образцов определяли методом газожидкостной хроматографии с использованием хромато-масс-спектрометра. Медико-биологические исследования проведены на 30 половозрелых крысах-самцах линии Вистар с исходной массой 130-150 г. Экспериментальную атерогенную гиперлипидемию у крыс вызывали путем введения в обычный рацион 5% холестерина, 0,3% 6-метил-2-тиоура-цила, 1% холевой кислоты и 5% свиного сала в течение 21 сут. На автоматическом биохимическом анализаторе в сыворотке крови крыс определяли содержание общего холестерина (ОХС), триглицеридов (ТГ), липопротеинов высокой (ЛПВП), низкой (ЛПНП) и очень низкой плотности (ЛПОНП). Врезуль-тате исследований получен концентрат ПНЖК из жира нерпы с содержанием эссенциальных ПНЖК (12,2% от общего количества жирных кислот), при этом соотношение (а-6:т-3 в нем составило 1,3:1. Полученалипосомальная форма концентрата ПНЖК, средний размер липосом варьировал от 144 до 158 нм. В сыворотке крови животных, у которых экспериментально была вызвана гиперлипи-демия, после получения перорально липосомальной формы концентрата ПНЖК в течение 14 сут в дозе 20 мг/кг массы тела снижалось содержание ОХС, ЛПНП
Для цитирования: Ламажапова Г.П., Сынгеева Э.В., Козлова Т.С., Жамсаранова С.Д. Разработка липосомальной формы концентрата полиненасыщенных жирных кислот: возможные пути использования при производстве функциональных пищевых продуктов. Вопр. питания. 2017. Т. 86. № 1. С. 76-84.
Статья поступила в редакцию 04.07.2016. Принята в печать 28.12.2016.
For citation: Lamazhapova G.P., Syngeeva E.V., Kozlova T.S., Zhamsaranova S.D. Development of liposomal form of polyunsaturated fatty acid concentrate: ways of using in production of functional foods. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2017; Vol. 86 (1): 76-84. (in Russian) Received 04.07.2016. Accepted for publication 28.12.2016.
Development of liposomal form of polyunsaturated fatty acid concentrate: ways of using in production of functional foods
G.P. Lamazhapova, E.V. Syngeeva, T.S. Kozlova, S.D. Zhamsaranova
и ЛПОНП, при этом повышался уровень ЛПВП до показателей интактных животных, что указывает на нормализацию липидного профиля у крыс и гипо-липидемический эффект изучаемого концентрата. Исследована возможность обогащения пшеничного хлеба эссенциальными жирными кислотами за счет замены части воды на липосомальную форму концентрата ПНЖК. Применение данной добавки на 14% увеличивает объемный выход хлеба, интенсифицирует окраску корок и не влияет на органолептические показатели качества хлеба. Жирнокислотный анализ липидов хлеба показал, что при введении концентрата ПНЖК в липосомальной форме в количестве 3 г на 100 г муки в 3,2 раза увеличилось содержание а-3 ПНЖК (191 мг в 100 г хлеба), при этом соотношение ф-6 и а-3 ПНЖК составило 5,8:1. Таким образом, хлеб с добавлением концентрата ПНЖК в липосомальной форме можно позиционировать как функциональный пищевой продукт, содержащий в 100 г готового продукта а-3 ПНЖК в количестве 19,1% от суточной нормы потребления, а также отношение т-6:т-3 ПНЖК, близкое к оптимальному.
Ключевые слова: полиненасыщенные жирные кислоты, концентрат, липосомы, обогащение, хлеб, пищевая биотехнология, функциональное питание, дислипидемия
The research is aimed at obtaining a concentrate of polyunsaturated fatty acids (PUFA) in liposomal form and developing possible ways of PUFA application in manufacturing functional food products. The PUFA concentrate was obtained from the fat of the Baikal seal by method of complexing with urea. We prepared a liposomal form of PUFA concentrate by evaporating organic solvent from the solution of lipids to form a thin lipid film with addition of buffer solution and further extrusion of the obtained emulsion. We defined the size of liposomal particles by method of turbidimetry. We identified the fatty acid composition of the samples by gas-liquid chromatography using a chromatography-mass spectrometer. Biomedical research was conducted on 30 adult male Wistar rats with initial weight of 130-150 g. We induced atherogenic experimental hyperlipemia in rats by adding 5% cholesterol, 0.3% of 6-methyl-2-thiouracil, 1% cholic acid and 5% of lard to their normal diet for 21 days. We used an automatic biochemical analyzer to define total cholesterol (TC), triglycerides (TG), high density lipoprotein (HDL), low density lipoprotein (LDL), very low density lipoproteins (VLDL) in blood serum. As a result of the experiment, we obtained a concentrate from the seal fat with content of essential PUFA 12.2% of total fatty acids in which the ratio of m-6:m-3 was 1.3:1. We obtained the liposomal form of the PUFA concentrate, with the average size of the liposomes ranging from 144 to 158 nm. We have established that the blood serum of the animals with induced hyperlipidemia, which orally took the liposomal form of PUFA concentrate for 14 days in a dose of 20 mg/kg body weight, showed the decrease of total cholesterol content of LDL and VLDL, while HDL increased to the parameters in intact animals. This indicated a normalization of the lipid profile in rats and the lipid-lowering effect of the concentrate. Also, we have studied the possibility of enriching wheat bread with essential fatty acids by replacing some part of the water with the liposomal form of PUFA concentrate. The use of this additive increased the output volume of bread by 14%, intensified the crust color and didn't affect the organoleptic indicators of bread quality. Fatty acid analysis of the lipids in bread showed that after adding 3 g of PUFA concentrate in liposome form per 100 g of flour increased the content of rn-3 PUFA by 3.2 fold (191 mg per 100 g of bread), with the ratio of m-6:m-3 PUFA being 5.8:1. Thus, bread enriched with PUFA concentrate in liposome form can be positioned as a functional food product that contains rn-3 PUFA in an amount of 19.1% of the recommended daily intake in 100 g of final product and also as a product with optimal PUFA ratio of a-6:a-3.
Keywords: polyunsaturated fatty acid concentrate, liposomes, enrichment, bread, food biotechnology, functional food, dyslipidemia
^Удящих к преждевременной старости, инвалидности риального давления, курения. Особое место в этом и смертности, сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) аспекте занимает здоровое питание, в частности кор-стоят на первом месте [1, 2]. Для борьбы с болезнями рекция нарушений липидного обмена.
С
реди самых распространенных патологий, приво- физической активности, ожирения, повышенного арте-
сердечно-сосудистой системы прежде всего требует- Обследование отдельных групп населения, у которых ся разработать эффективные методы профилактики значительную часть рациона составляют морепродукты, и коррекции основных факторов риска ССЗ: низкой богатые полиненасыщенными жирными кислотами
(ПНЖК) семейства ю-3, показало, что они гораздо реже страдают болезнями кровообращения. Регулярное употребление рыбы жирных сортов снижает риск смерти от ишемической болезни сердца на 36% и общую смертность от ССЗ на 17% [3]. Оказывая гипокоагуляцион-ное, антиагрегатное, противовоспалительное действие, ПНЖК семейства ю-3 способствуют профилактике и лечению гипертонической болезни, ишемической болезни сердца, атеросклероза.
Синтез длинноцепочечных ю-3 ПНЖК происходит очень медленно, а при старении и некоторых болезнях у человека полностью теряется способность синтезировать эйкозапентаеновую (ЭПК) и докозагексаеновую кислоты (ДГК) из а-линоленовой кислоты, потребляемой с пищей. Необходимо учитывать и то, что ю-3 и ю-6 ПНЖК, поступая в организм с пищей, конкурируют в реакциях за ферменты: десатуразы и элонгазы. Поэтому значительное количество ю-6 ПНЖК, поступающих с растительными маслами, нарушает образование ЭПК и ДПК в организме человека [4]. Установлено, что ЭПК и ДГК содержатся в большом количестве в планктоне и, соответственно, в рыбе и мясе морских животных, питающихся фито- и зоопланктоном, рыбой. Удовлетворение потребности населения в ПНЖК семейства ю-3 только за счет употребления в пищу продуктов морского происхождения, их содержащих, практически невозможно. Поэтому ученые активно исследуют пути обогащения рациона питания ю-3 ПНЖК.
Основной проблемой эффективного и широкого использования биологически активных липидов является разработка способов их введения в пищевые системы для лучшего усвоения организмом. Жирные кислоты являются жирорастворимыми соединениями, для которых необходим соответствующий транспортный носитель. Липотропные биологически активные вещества в пищевом сырье чаще всего упакованы в плотные структуры. В рыбе ЭПК и ДКГ содержатся не в чистом виде, а в составе фосфолипидов клеточных мембран. Такая плотная упаковка предотвращает разрушение длинноцепочечных ю-3 кислот при кулинарной обработке. В связи с этим М.И. Гладышев [5] рекомендует употреблять в пищу мясо рыбы, а не выделенный из нее жир.
Одной из форм уникальных мембранообразующих конструкций для «плотной упаковки» липотропных веществ являются липосомы. Фосфолипиды мембраны липосом после введения в организм вступают в обменные процессы и не накапливаются в организме. Липо-сомы рассматриваются как перспективная форма для доставки биологически активных веществ к клеткам и тканям [6]. С помощью липосом может быть обеспечена не только доставка полезных для организма липидов, из которых состоит липосомальная мембрана, но и других веществ, транспортируемых липосомами [7].
Цель данного исследования - получение концентрата ПНЖК в липосомальн ой форме и разработка возможных путей использования концентрата ПНЖК при производстве функциональных пищевых продуктов.
Материал и методы
Для получения концентрата ПНЖК был выбран метод комплексообразования с мочевиной [8], который считается экономичным, надежным, наиболее эффективным и экологичным приемом для получения концентратов ю-3 ПНЖК [9]. Подробное описание получения концентрата ПНЖК приведено в работе [10].
Для получения липосом использовали фосфолипиды из печени нерпы, выделенные двойной экстракцией смесью хлороформ:метанол (1:2) по методу, предложенному М. Кейтсом [11]. Липосомы получали из фосфолипидов с добавлением концентрата ПНЖК путем выпаривания органического растворителя из раствора липидов до образования тонкой липидной пленки с добавлением к ней буферного раствора и последующим экструдиро-ванием полученной эмульсии [12]. Для предотвращения процессов окисления ПНЖК применяли антиокислитель а-токоферола ацетат [13]. Более детальное описание получения липосом с концентратом ПНЖК было описано в работе [14].
Размеры липосомальных частиц определяли методом турбидиметрии [15]. Метод спектротурбидиметрии основан на теории рассеяния света шарообразными частицами и базируется на анализе уравнения Ангстрема, связывающего мутность системы (т) и длину (X) волны, при которой ведутся измерения. Оптическую плотность растворов липосом определяли относительно воды с помощью спектрофотометра «КФК-2» («Загорский оптико-механический завод», РФ) в кюветах с толщиной слоя 10 мм в диапазоне длин волн от 400 до 750 нм.
Жирнокислотный состав образцов жира нерпы и концентрата ПНЖК был определен методом газожидкостной хроматографии с использованием хромато-масс-спектрометра 5973/6890 NMSD/DS («Agilent Technology», США). Для разделения использовали капиллярную колонку HP-INNOWAX (30 м х 250 мкм х 0,50 мкм) Неподвижная фаза - полиэтиленгликоль. Подвижная фаза -гелий, скорость потока газа 1 мл/мин. Температура испарителя 250 °С, источника ионов 230 °С, температура линии, соединяющей хроматограф с масс-спектрометром, 280 °С. Диапазон сканирования 41-450 а.е.м. Объем вводимой пробы 1 мкл, разделение потоков 5:1. Хроматографический анализ выполняли в изократи-ческом режиме при 200 °С. Регистрацию проводили по полному ионному току (режим SCAN).
Медико-биологические исследования проведены на 30 половозрелых крысах-самцах линии Вистар с исходной массой тела 130-150 г, полученных из питомника НИИ биофизики ФГБОУ ВО «Ангарский государственный технический университет». Предварительно все животные, используемые в эксперименте, получали обычный рацион вивария и воду ad libitum. Животные содержались в виварии в соответствии с Санитарными правилами по устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник от 06.04.1993. Исследования были проведены в соответствии с Правилами
лабораторной практики в Российской Федерации (GLP) (утв. приказом Минздрава России от 19.06.2003 № 267). Эвтаназию животных осуществляли путем декапитации под легким эфирным наркозом.
Экспериментальную гиперлипидемию у крыс вызывали согласно МУК 2.3.2.721-98.2.3.2, используя модель атерогенной гиперлипидемии с применением диеты, содержащей 5% холестерина (BioChemica, Applichem), 0,3% 6-метил-2-тиоурацила (Alfa Aesar), 1% холевой кислоты (Sigma) и свиное сало в количестве 5% от общей массы рациона животных взамен части зерновой смеси, в течение 21 дня.
Экспериментальные животные были разделены на 3 группы (по 10 особей в группе):
1-я группа - интактная (животные получали стандартный корм и воду);
2-я группа - контрольная (животные находились на атерогенной диете в течение 21 дня);
3-я группа - опытная (животные после 21-дневной ате-рогенной диеты получали в течение 14 дней перораль-но липосомальную суспензию с концентратом ПНЖК в дозе 20 мг на 1 кг массы тела).
Для оценки гиполипидемического действия концентрата ПНЖК в сыворотке крови крыс определяли содержание общего холестерина (ОХС), триглицеридов (ТГ), липопротеидов высокой плотности (ЛПВП), липопротеи-дов низкой плотности (ЛПНП), липопротеидов очень низкой плотности (ЛПОНП). Биохимические исследования сыворотки крови животных были проведены с использованием стандартных реактивов («Абрис+», РФ, «ДиаС», ЗАО «ДИАКОН-ДС», РФ-Германия) на автоматическом биохимическом анализаторе BS-400 («Mindray», КНР).
Индекс атерогенности (ИА) у животных рассчитывали по формуле (1):
ОХС - ЛПВП
ИА =
ЛПВП
(постоянный поток 1,5 мл/мин). Температура колонки: 125 °С (изотерма 0,5 мин), 125-320 °С (7 °С/мин, изотерма 0,5 мин), температура испарителя - 280 °С. Объем пробы - 1 мкл раствора с разделением потока 40:1.
Статистическую обработку результатов проводили с использованием программы 81а11в11са 6.0.
Результаты и обсуждение
Жир нерпы содержит 17-19% насыщенных жирных кислот, 59-60% - мононенасыщенных, 22-23% - ПНЖК [18]. Анализ использованного в исследованиях жира нерпы показал, что содержание насыщенных жирных кислот составило 19,16%; мононенасыщенных - 59,62% и ПНЖК - 21,22%, что соответствует данным литературы.
В результате эксперимента из жира байкальской нерпы был получен концентрат ПНЖК, жирнокислотный состав которого представлен в табл. 1.
Как видно из данных табл. 2, в полученном концентрате увеличилось содержание мононенасыщенных (на 4,9%) и полиненасыщенных (на 6,9%) жирных кислот за счет уменьшения насыщенных жирных кислот (на 11,8%) по сравнению с природным жиром. Соотношение ю-6:ю-3 ПНЖК (1,3:1) указывает на высокую биологическую ценность полученного концентрата.
Таблица 1. Жирнокислотный состав концентрата полиненасыщенных жирных кислот, полученного из жира нерпы
(1)
Полученный концентрат в липосомальной форме вносили в рецептуру хлеба пшеничного высшего сорта. Для приготовления хлеба использовали муку пшеничную высшего сорта по ГОСТ Р 52189-2003 [16]. Липосомальную суспензию концентрата ПНЖК вводили за счет замены части воды. Требуемое количество воды определяли расчетным путем, исходя из фактической влажности сырья, согласно ГОСТ 27669-88 [17]. Контрольный образец не содержал дополнительных ингредиентов. В опытные образцы добавляли концентрат ПНЖК в липосомальной форме, содержание которого в образцах (мг на 100 г муки) составляло в 1-м образце - 1800, во 2-м - 2400, в 3-м - 3000. Режимы замеса, брожения и выпечки соответствовали ГОСТ 27669-88 [17].
Жирнокислотный состав липидов хлеба определяли методом хромато-масс-спектрометрии на газовом хроматографе Agilent Packard HP 6890N (Agilent Technology, США) с квадрупольным масс-спектрометром HP MSD 5973N в качестве детектора. Для разделения метиловых эфиров жирных кислот использовали колонку HP-5MS с внутренним диаметром 0,25 мкм. Газ-носитель - гелий
№ Жирная кислота Индекс Содержание, % от общего
1 Лауриновая 12:00 0,060
2 Изотетрадекановая 14:0i 0,185
3 Изопентадекановая 15:0i 0,313
4 Пентадекановая 15:00 0,264
5 Пальмитиновая 16:00 4,573
6 Пальмитоолеиновая 16:1 (n-7) 22,853
7 Гексадекадиеновые 16:2 (n-6) 1,020
8 Маргариновая 17:00 0,223
9 Изогептадекановая 17:0i 1,205
10 Стеариновая 18:00 0,507
11 Олеиновая 18:1 (n-9) 41,195
12 Вакценовая 18:1 (n-7) 4,954
13 Линолевая 18:2 (n-6) 5,543
14 у-Линоленовая 18:3 (n-6) 0,516
15 а-Линоленовая 18:3 (n-3) 1,776
16 Стеаридоновая 18:4 (n-3) 1,186
17 Гондоиновая 20:1 (n-9) 0,517
18 Эйкозадиеновая 20:2 (n-6) 0,460
19 Дигомо-у-линоленовая 20:3 (n-6) 2,126
20 Арахидоновая 20:4 (n-6) 1,186
21 Эйкозатриеновая 20:3 (n-3) 4,398
22 Эйкозапентаеновая 20:5 (n-3) 1,360
23 Клупанодоновая 22:5 (n-3) 1,140
24 Докозапентаеновая 22:5 (n-6) 0,100
25 Докозагексаеновая 22:6 (n-3) 2,340
Таблица 2. Суммарное содержание жирных кислот (ЖК) в концентрате полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), полученном из жира нерпы, % от общего содержания жирных кислот
Суммарное содержание ЖК Концентрат ПНЖК
Сумма насыщенных ЖК 7,330
Сумма мононенасыщенных ЖК 64,565
Сумма ПНЖК 28,105
Сумма ю-3 ПНЖК 12,200
Сумма ю-6 ПНЖК 15,905
Соотношение ю-6:ю-3 1,3:1
В качестве носителей ПНЖК были выбраны липосомы как одна из биодоступных систем инкапсулирования. Ли-посомы были получены из фосфолипидов печени нерпы методом экструзии, в качестве антиоксидантного фактора использовали а-токоферол [14]. Многослойные липо-сомы (МСЛ) изготавливали методом гидратации пленки фосфолипидов, в результате чего получаются мульти-ламеллярные везикулы [15]. Затем липидную эмульсию экструдировали через поликарбонатную мембрану с диаметром пор 100 нм на мини-экструдере «Liposomal Fast-Basic» («AVESTIN», Канада). Принцип получения липосом при помощи экструзии заключается в том, что при продавливании суспензии многослойных липо-сом или липосом произвольного размера через поликарбонатные фильтры с порами определенного диамет-
ра они разбиваются на частицы размера, соответствующего размерам пор. Продавливание осуществляли нечетное количество раз (19 раз), чтобы исключить присутствие частиц, не способных пройти через фильтр в конечном образце.
На следующем этапе исследований были определены размеры полученных липосом с концентратом ПНЖК. Средний диаметр полученных однослойных липосом определяли методом турбидиметрии, снимая спектр в интервале от 400 до 750 нм с разным разбавлением 1:4; 1:6; 1:8. Средний размер полученных липосом был в пределах от 144 до 158 нм.
Далее было проведено исследование биологической эффективности полученных липосомальных форм концентрата ПНЖК. Результаты представлены на рис. 1. В эксперименте у животных, получавших атерогенную диету (2-я группа), было установлено, что содержание ОХС сыворотки крови было повышено на 62%, содержание ЛПВП в сыворотке крови понизилось на 45,7% по сравнению с соответствующими показателями интакт-ной группы. Уровень ЛПНП и ЛПОНП у животных контрольной группы повысился на 43,2 и 54% относительно 1-й группы. Уровень ТГ у животных в контрольной группе повысился на 40% по сравнению с таковым у интактных животных, а ИА увеличился в 7,3 раза.
Пероральное введение липосомальной формы концентрата ПНЖК, полученного из жира байкальской нерпы, способствовало значительному снижению в крови ОХС
3,5
2,5
1,5
0,5
ОХС
ЛПВП
ЛПНП
ЛПОНП
ТГ
ИА
1-я группа
1,76
1,16
0,37
0,17
0,91
0,46
2-я группа
2,76
0,63
0,53
0,37
1,53
3,38
3-я группа
1,43
1,1
0,22
0,11
0,98
0,3
4
1
1
3
2
*
1
*
0
Рис. 1. Липидный спектр сыворотки крови крыс после введения липосомальной формы концентрата полиненасыщенных жирных кислот (п=10)
1-я группа - интактная, 2-я группа - контрольная, 3-я группа - опытная; * - статистически значимое отличие (р<0,05) показателя в контрольной группе по сравнению с интактной, ** - статистически значимое отличие (р<0,05) показателя в опытной группе по сравнению с контрольной (р<0,05). Расшифровку аббревиатур см. в тексте.
Таблица 3. Жирнокислотный состав липидов хлеба пшеничного высшего сорта
Кислота Содержание, % от общего содержания жирных кислот
контроль 1-й образец 2-й образец 3-й образец
Лауриновая (С12:0) 3,18 4,22 3,89 4,05
Миристиновая (С14:0) 0,63 0,98 0,75 0,88
Пальмитиновая (С16:0) 17,87 16,43 17,79 15,98
Пальмитолеиновая (С16:1) 0,38 0,32 0,29 0,26
Стеариновая (С18:0) 5,92 5,56 6,23 5,78
Олеиновая (С18:1) 37,54 37,82 37,48 36,55
Линолевая (С18:2) 31,70 31,33 29,16 30,03
а-Линоленовая (С18:3) 1,56 1,63 1,96 2,43
Арахиновая (С20:0) 0,18 0,20 0,24 0,21
Эйкозеновая кислота (С20:1) 0,74 0,82 0,84 0,76
Бегеновая (С22:0) 0,30 0,29 0,32 0,38
Эйкозатриеновая (С20:3) - 0,40 1,05 2,69
Таблица 4. Суммарное содержание жирных кислот (ЖК) в хлебе пшеничном высшего сорта, обогащенном концентратом полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), % от общего содержания жирных кислот
Жирные кислоты Содержание, % от общего содержания жирных кислот
контроль 1-й образец 2-й образец 3-й образец
Сумма насыщенных ЖК 28,08 27,68 29,22 27,28
Сумма мононенасыщенных ЖК 38,66 38,96 38,61 37,57
Сумма ПНЖК 33,26 33,36 32,17 35,15
Сумма ю-3 1,56 2,03 3,01 5,12
Сумма ю-6 31,70 30,43 29,16 30,03
Соотношение ю-6:ю-3 20:1 15:1 9,6:1 5,8:1
и восстановлению липидного профиля до показателей интактных животных. Полученные результаты свидетельствовали о выраженном гиполипидемическом эффекте исследуемой липосомальной формы концентрата.
На сегодняшний день одним из основных нарушений в пищевом статусе населения России является дефицит ПНЖК, главным источником которых служит пища морского происхождения. Особо необходимыми компонентами пищевого рациона являются ПНЖК семейств ю-3 и ю-6. Их наличие и, главным образом, соотношение определяют состояние липидного обмена, степень предрасположенности к ССЗ, нарушениям нервной и зрительной функций, аллергическим заболеваниям, развитию воспалительных процессов. Однако для основной массы населения является затруднительным регулярное включение рекомендуемых норм рыбных продуктов в рацион питания и употребление рыбьих жиров исходя из экономических возможностей и вкусовых предпочтений.
Наиболее быстрым, экономически приемлемым и научно обоснованным способом решения проблемы оптимизации питания населения является широкое применение биологически активных добавок и обогащенных пищевых продуктов. Однако получение биологически активных добавок к пище, содержащих ПНЖК, и функциональных пищевых продуктов, полученных на их основе, имеет свои трудности, связанные с ор-ганолептическими характеристиками и особенностями химического строения данных соединений. ПНЖК яв-
ляются нерастворимыми в воде соединениями, и поэтому их можно ввести не в каждую пищевую систему. ПНЖК - легко окисляемые соединения, при работе с которыми необходимо предусмотреть наличие анти-оксидантов, и, конечно же, введение функциональных ингредиентов не должно влиять на органолептические показатели пищевых продуктов.
Одним из наиболее употребляемых и доступных для широких слоев населения пищевых продуктов является хлеб. Ассортимент хлебобулочных изделий в России отличается огромным разнообразием, однако перечень функциональных продуктов в данном ассортименте довольно ограничен. В работе была предпринята попытка использования липосомальной формы концентрата ПНЖК для обогащения эссенциальными жирными кислотами хлеба пшеничного высшего сорта. Концентрат ПНЖК вводили в рецептуру хлеба пшеничного за счет замены части воды.
Было проведено исследование жирнокислотного состава полученных образцов. Жирнокислотный состав липидов хлеба, приготовленного с введением концентрата ПНЖК в липосомальной форме в различной концентрации, представлен в табл. 3 и 4.
Результаты проведенного исследования состава ли-пидов, содержащихся в хлебе контрольных образцов (см. табл. 4), совпадают с подобными данными жир-нокислотного состава хлеба, отмеченными и другими авторами [19].
350 Ъ 340
0
£ 330 * 320
1 310-
| 300 1 290 8 280 270
Контроль 1-й образец 2-й образец 3-й образец
Рис. 2. Влияние введения липосомальной формы концентрата полиненасыщенных жирных кислот на объемный выход хлеба пшеничного высшего сорта
Контроль - хлеб без добавления концентрата ПНЖК, 1, 2 и 3-й образцы - хлеб с добавлением концентрата ПНЖК в липосомальной форме в рецептуру в количестве 1800, 2400, 3000 мг на 100 г муки соответственно.
С увеличением введения исследуемого концентрата в рецептуру хлеба пшеничного изменялось количественное содержание эссенциальных жирных кислот (см. табл. 3). Хлеб, приготовленный с добавлением липосомальной формы концентрата, содержал эйко-затриеновую кислоту, которая не была обнаружена в контрольном образце хлеба. В опытных образцах хлеба увеличилось содержание а-линоленовой кислоты в зависимости от дозы вводимого концентрата в 1,05, 1,26 и 1,55 раза по сравнению с контролем. Содержание ю-3 ПНЖК увеличилось в опытных образцах соответственно в 1,3, 1,9 и 3,2 раза по сравнению с контролем (см. табл. 4). При увеличении содержания ю-3 ПНЖК изменилось и соотношение ю-6 и ю-3 жирных кислот в полученных образцах. Данные наблюдения свидетельствуют о сохранности ю-3 ПНЖК в готовом продукте в процессе выпечки.
Анализ результатов мониторинга питания населения показывает, что ПНЖК поступают в организм в соотношении от 10:1 до 30:1. Очень важно, чтобы соотношение ПНЖК семейств ю-6 к ю-3 составляло не более 5-10:1 [20]. Как показали данные из табл. 4, хлеб с добавлением концентрата ПНЖК в липосо-мальной форме в количестве 3000 мг концентрата на 100 г муки имел соотношение ПНЖК ю-6:ю-3 - 5,8:1. Расчеты показывают, что употребление 100 г такого хлеба может удовлетворить суточную потребность человека в ю-3 ПНЖК на 19,1% (при общем содержании жира в хлебе 3,7%). Подобные данные были получены другими авторами [21].
Качество хлеба оценивали по объемному выходу хлеба и органолептическим показателям. Большое количество органолептических показателей затрудняет сравнительную оценку хлеба. В связи с этим исполь-
зовали шкалу, где каждый показатель оценивался в баллах, которые затем умножались на коэффициент значимости [22].
Влияние введения липосомальной формы концентрата ПНЖК на объемный выход хлеба пшеничного высшего сорта (рис. 2) показал, что у 1-го образца объемный выход почти не изменился, тогда как объемный выход у 2-го и 3-го образцов увеличился на 6 и 14% соответственно по сравнению с контролем.
Увеличение объемного выхода хлеба, вероятнее всего, происходит за счет увеличения жирового компонента в рецептуре, так как известно, что жир, добавляемый в тесто, увеличивает объем хлеба примерно на 10% [23].
Органолептический анализ хлеба показал, что все образцы имели правильную куполообразную форму. Поверхность корок у всех образцов была гладкой, без пузырей, трещин и следов подрыва. Введение добавки изменяло цвет корки от светло-золотистой до темно-золотистой. Усиление насыщенности цвета корки хлеба при увеличении концентрации вводимой капсулированной формы ю-3 ПНЖК отмечали и другие авторы [19]. Контрольный образец хлеба имел очень мягкий, нежный эластичный мякиш, тогда как остальные образцы хлеба имели мягкий эластичный мякиш. С увеличением процента введения добавки аромат хлеба не изменялся, при этом посторонних ароматов не наблюдалось. Хлеб имел интенсивно выраженный хлебный вкус у контрольного образца и выраженный, характерно хлебный у исследуемых образцов хлеба.
Суммарное количество баллов контрольного образца составило 56, 1-й образец имел также 56 баллов, 2-й образец набрал 57 баллов и 3-й образец - 60 баллов. 3-й образец набрал наибольшее количество баллов из-за большего по сравнению с другими образцами объемного выхода хлеба и более интенсивной темно-золотистой окраски корок. Таким образом, хлеб пшеничный с добавлением в рецептуру концентрата ПНЖК в липосомальной форме оценивался выше, чем хлеб без добавления в рецептуру функционального ингредиента.
Заключение
В ходе работы получен концентрат ПНЖК из жира нерпы методом комплексообразования с мочевиной. Определен жирнокислотный состав полученного концентрата, в котором отмечено высокое содержание эссенциальных ПНЖК. Установлено, что в полученном концентрате соотношение ю-6:ю-3 ПНЖК составило 1,3:1. Методом экструзии получена липосомальная форма концентрата ПНЖК с добавлением антиоксиданта а-токоферола. Методом спек-тротурбидиметрии установлен средний размер липо-сом с концентратом ПНЖК, который составил от 144 до 158 нм.
Изучено гиполипидемическое действие липосомальной формы концентрата ПНЖК на животных, у которых экспериментально была вызвана алиментарная ги-перлипидемия. Данные липидного профиля сыворотки крови подопытных животных показали, что получаемая ими перорально добавка снижала содержание ОХС, ЛПНП и ЛПОНП, при этом повышалось содержание ЛПВП до показателей интактных животных, что доказывает гиполипидемический эффект изучаемого концентрата.
Исследована возможность обогащения пшеничного хлеба эссенциальными жирными кислотами за счет замены части воды на липосомальную форму концентрата ПНЖК. Жирнокислотный анализ липидов хлеба показал, что при введении концентрата ПНЖК
в липосомальной форме в количестве 3 г на 100 г муки содержание ю-3 ПНЖК в готовом продукте составило 191 мг на 100 г хлеба, соотношение ю-6:ю-3 ПНЖК составило 5,8:1.
Результаты исследования качества хлеба показали, что введение данной добавки в рецептуру увеличивает объемный выход хлеба, интенсифицирует окраску корок и не влияет на органолептические показатели качества хлеба.
Таким образом, хлеб с добавлением концентрата ПНЖК в липосомальной форме можно позиционировать как функциональный пищевой продукт, содержащий в 100 г готового продукта ю-3 ПНЖК в количестве 19,1% от суточной нормы потребления, а также соотношение ю-6 и ю-3 ПНЖК, близкое к оптимальному.
Сведения об авторах
ФГБОУ ВО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления» (Улан-Удэ): Ламажапова Галина Петровна - доктор биологических наук, доцент, профессор кафедры биотехнологии E-mail: lamazhap@mail.ru
Сынгеева Эржэна Владимировна - научный сотрудник Биотехнологического центра E-mail: syngeeva@mail.ru
Козлова Татьяна Сергеевна - кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии продуктов из растительного сырья E-mail: office@esstu.ru
Жамсаранова Сэсэгма Дашиевна - доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры биотехнологии E-mail: zhamsarans@mail.ru
Литература
Диагностика и коррекция нарушений липидного обмена с целью профилактики и лечения атеросклероза. Российские рекомендации (IV пересмотр). М. : Всероссийское научное общество кардиологов, 2009. 80 с.
Талицкий К.А., Карпов Ю.А. Препараты ю-3 полиненасыщенных жирных кислот как средство профилактики сердечно-сосудистых осложнений // Артериал. гипертензия. 2007. Т. 13, № 2. С. 160169.
Говорин А.В., Филев А.П. Омега-3 полиненасыщенные жирные кислоты в лечении больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями // Рационал. фармакотерапия в кардиологии. 2012. № 8. С. 95-102.
Гайковая Л.Б. Омега-3 полиненасыщенные жирные кислоты: лабораторные методы в оценке их многофакторного действия // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2010. Т. 8, № 4. С. 4-14.
Гладышев М.И. Незаменимые полиненасыщенные кислоты и их пищевые источники для человека // Журн. Сибир. федерал. унта. Биология. 2012. Т. 4, № 5. С. 352-386. Akbarzaden A., Rogaie Rezaei-Sadabady, Soodabeh Davaran et al. Liposome: classification, preparation, and applications // Nanoscale Res. Lett. 2013. Vol. 8. P. 102-110.
Ламажапова Г.П., Жамсаранова С.Д. Липосомальные формы природных липидов. St Louis, Missouri : Publishing House Science and Innovation Center, 2015. 220 c.
Hayes D.G., Bengtsson Y.C., Van Alstine J.M., Setterwall F.N. Urea complexation for the rapid, ecologically responsible fractionation off fatty acids from seed oil // J. Am. Oil Chem. Soc. 1998. Vol. 75. P. 1403-1409.
Wanasundara U.N., Shahidi F. Concentration of omega 3-polyun-saturated fatty acids of blubber oil by urea complexation: opti-
10.
11. 12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
mization of reaction conditions // Food Chem. 1999. Vol. 65, N 1. P. 41-49.
Zhamsaranova S.D., Lamazhapova G.P., Syngeeva E.V. Development of a Method to produce a concentrate of polyunsaturated fatty acids // Biosci. Biotechnol. Res. Asia. 2014. Vol. 11. P. 59-64. Кейтс М. Техника липидологии. М. : Мир, 1975. 236 с. Bangham A.D., Horne R.W. Negative staining of phospholipids and their structured modification by surface agents as observed in the electron microscope // J. Mol. Biol. 1964. Vol. 8. P. 660668.
Fukuzawa K. Dynamics of lipid peroxidation and antioxidion of alpha-tocopherol in membranes // J. Nutr. Sci. Vitaminol. 2008. Vol. 19, N 8. P. 491-505.
Жамсаранова С.Д., Ламажапова Г.П., Сынгеева Э.В. Оценка про-и антиоксидантных свойств липосомальной формы концентрата ПНЖК // Материалы научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные аспекты биотехнологии». Иркутск : Изд-во ИРНИТУ, 2015. С. 208-215. Сорокоумова Г.М., Селищева А.А., Каплун А.П., Швец В.И. (ред.). Фосфолипиды. Методы их выделения, обнаружения и изучения физико-химических свойств липидных дисперсий в воде. М. : МИТХТ, 2000. 68 с.
ГОСТ Р 52189-2003 Мука пшеничная. Общие технические условия. ГОСТ 27669-88 Мука пшеничная хлебопекарная. Метод пробной лабораторной выпечки хлеба.
Аверина Е.С., Пинтаева Е.Ц., Раднаева Л.Д. Жирнокислот-ный состав подкожного жира байкальской нерпы разного возраста // Вестн. Бурят. гос. ун-та. 2009. № 3. С. 61-66.
De Conto L.C., Oliveira R.S.P., Martin L.G.P., Chang Y.K. Effects of the addition of microencapsulated omega-3 and rosemary extract
1.
2
3.
4.
5
7
8
9
on the technological and sensory quality of white pan bread // LWT Food Sci. Technol. 2012. Vol. 45. P. 103-109.
20. МР 2.3.1.2432-08. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации.
21. Байдалинова Л.С., Андронова С.В. Полиненасыщенные жирные кислоты рыбного сырья в технологии функциональных про-
дуктов // Науч. журн. НИУ ИТМО. Сер. «Процессы и аппараты пищевых производств». 2014. № 3. С. 11-19.
22. Козлова Т.С., Марзаева М.Х. Методы исследования свойств сырья и продуктов питания растительного происхождения. Улан-Удэ : Изд-во ВСГУТУ, 2014. 146 с.
23. Хосни Р.К. Зерно и зернопереработка : пер. с англ. / под ред. Н.П. Черняева. СПб. : Профессия, 2006. 336 с.
References
1. Diagnostics and correction of lipid disorders for the prevention and treatment of atherosclerosis. Russian recommendations (IV revision). Moscow: Vserossiyskoe nauchnoe obshhestvo kardiologov, 2009: 80 p. (in Russian)
2. Talitskiy K.A., Karpov Yu.A. Preparations of o-3 polyunsaturated fatty acids as a means of preventing cardiovascular complications. Arterial'naya gipertenziya [Arterial Hypertension]. 2007; Vol. 13 (2): 160-9. (in Russian)
3. Govorin A.V., Filev A.P. Omega-3 polyunsaturated fatty acids in the treatment of patients with cardiovascular diseases. Racional'najya farmakoterapiya v kardiologii [Rational Pharmacotherapy in Cardiology]. 2012; Vol. 8: 95-102. (in Russian)
4. Gaykovaya L.B. Omega-3 polyunsaturated fatty acids: laboratory methods to assess their multifactorial action. Obzory po kliniches-koy farmakologii i lekarstvennoy terapii [Surveys of Clinical Pharmacology and Drug Therapy]. 2010; Vol. 8 (4): 4-14. (in Russian)
5. Gladyshev M.I. Essential polyunsaturated fatty acids and food sources for humans. Zhurnal Sibirskogo federal'nogo universiteta. Biologiya [Journal of Siberian Federal University. Biology]. 2012; Vol. 4 (5): 352-86. (in Russian)
6. Akbarzaden A., Rogaie Rezaei-Sadabady, Soodabeh Davaran, et al. Liposome: classification, preparation, and applications. Nanoscale Res Lett. 2013; Vol. 8: 102-10.
7. Lamazhapova G.P., Zhamsaranova S.D. Liposomal forms of natural lipids. St Louis, Missouri: Publishing House Science and Innovation Center, 2015: 220 p. (in Russian)
8. Hayes D.G., Bengtsson Y.C., Van Alstine J.M., Setterwall F.N. Urea complexation for the rapid, ecologically responsible fractionation off fatty acids from seed oil. J Am Oil Chem Soc. 1998; Vol. 75: 1403-9.
9. Wanasundara U.N., Shahidi F. Concentration of omega 3-polyunsatu-rated fatty acids of blubber oil by urea complexation: optimization of reaction conditions. Food Chem. 1999; Vol. 65 (1): 41-9.
10. Zhamsaranova S.D., Lamazhapova G.P., Syngeeva E.V. Development of a Method to produce a concentrate of polyunsaturated fatty acids. Biosci Biotechnol Res Asia. 2014; Vol. 11: 59-64.
11. Keyts M. Technique of lipidology. Moscow: Mir, 1975: 236 p. (in Russian)
12. Bangham A.D., Horne R.W. Negative staining of phospholipids and their structured modification by surface agents as observed in the electron microscope. J Mol Biol. 1964; Vol. 8: 660-8.
13. Fukuzawa K. Dynamics of lipid peroxidation and antioxidion of alpha-tocopherol in membranes. J Nutr Sci Vitaminol. 2008; Vol. 19 (8): 491-505.
14. Zhamsaranova S.D., Lamazhapova G.P., Syngeeva E.V. Assessment of pro- and anti-oxidant properties of liposomal form of a concentrate of PUFAs. In: Materialy nauchno-prakticheskoy konferentsii «Fundamental'nye i prikladnye aspekty biotehnologii» [Proceedings of the Scientific-Practical Conference «Fundamental and Applied Aspects of Biotechnology»]. Irkutsk, 2015: 208-15. (in Russian)
15. Phospholipids. Methods of isolation, detection and study of physi-cochemical properties of lipid dispersions in water. Edited by: G.M. Sorokoumova, A.A. Selishheva, A.P. Kaplun, V.I. Shvets. Moscow: MITHT, 2000: 68 p. (in Russian)
16. Russian State Standard 52189-2003 Wheat flour. General specifications. (in Russian)
17. State Standard 27669-88 White flour. Method of test laboratory baking bread. (in Russian)
18. Averina E.S., Pintaeva E.Ts., Radnaeva L.D. Fatty acid composition of fat of Baikal seal all ages. Vestnik Buryatskogo gosudarstvennogo universiteta The Bryansk State University Herald]. 2009. Vol. 3: 61-6. (in Russian)
19. De Conto L.C., Oliveira R.S.P., Martin L.G.P., Chang Y.K. Effects of the addition of microencapsulated omеga-3 and rosemary extract on the technological and sensory quality of white pan bread. LWT Food Sci Technol. 2012; Vol. 45: 103-9.
20. Methodical recommendations 2.3.1.2432-08. The norms of physiological requirements in energy and nutrients for different groups of the Russian population. (in Russian)
21. Baydalinova L.S., Andronova S.V. Polyunsaturated fatty acids of fish raw materials in technology of functional products. Nauchniy zhurnal NIU ITMO. Seriya «Processy i apparaty pishhevyh proizvodstv» [Scientific Journal of NIU ITMO. Series «Processes and Devices of Food Manufactures»]. 2014; Vol. 3: 11-9. (in Russian)
22. tozlova IS., Marzaeva M.H. Methods of study of the properties of raw materials and foods of plant origin. Ulan-Ude: Izdatelstvo VSGUTU, 2014: 146 p. (in Russian)
23. Khosni R.K. Grain and grain processing. Transl. from English. Edited by N.P. Chernjaev. Saint Petersburg: Professiya, 2006: 336 p. (in Russian)
