CC BY
55
УДК 661.691
Селенсодержащая биологически активная добавка в форме аминокислот
Л. А. Маюрникова, д-р техн. наук, проф.; Г. А. Гореликова, канд. биол. наук, доц.; М. А. Базина, асп.; М. С. Горбунчикова
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Одна из наиболее актуальных в настоящее время проблем питания — дефицит веществ-антиоксидантов, которые защищают клетки организма от воздействия негативных факторов различного происхождения и продлевают его «молодость», работоспособность и устойчивость к заболеваниям. К таким веществам относится микроэлемент селен.
Селен необходим организму, чтобы противостоять развитию синдрома хронической усталости, хронического стресса, повышения артериального давления, сахарного диабета, сердечно-сосудистых патологий, различных форм онкологических заболеваний, а также инфаркту миокарда, бронхиальной астмы, импотенции, фиброза поджелудочной железы и других заболеваний. Это служит основанием для проведения исследований в области решения проблемы дефицита селена в питании, а также расширения ассортимента натуральных продуктов функционального назначения, в том числе БАД.
Естественное содержание селена в традиционных продуктах питания по разным причинам мало и не может обеспечить организм человека в данном нутриенте. В настоящее время во всем мире используют три пути обеспечения организма человека основными пищевыми веществами: прием витамин-но-минеральных препаратов; обогащение продуктов питания; производство биологически активных добавок (БАД) для непосредственного употребления в пищу или использования в качестве обогащающей добавки.
При этом необходимо учитывать, что в естественных условиях селен поступает в организм человека и животных главным образом в виде селенсо-держащих аминокислот. Как органический, так и неорганический селен легко всасываются в желудочно-кишечном
Ключевые слова:
биологически активная добавка, аминокислоты, селенметионин, растительное сырье
тракте, однако их действие на организм существенно различается.
При поступлении в организм избыточных количеств неорганического селена он накапливается в тканях в форме свободного гидроселенидани-она — чрезвычайно токсичной формы селена.
При употреблении в пищу селе-нопротеинов растительного происхождения селен легко усваивается организмом. Относительно большая доля селена включается в неспецифические белки (гемоглобин и глута-тионпероксидазу). Со способностью этой формы селена депонироваться в тканевых белках связана его гораздо меньшая токсичность в сравнении с селенитом и селенатом. Кроме этого усвоение органического селена в организме, как правило, выше, чем неорганического. Поэтому большинство специалистов рекомендуют органическую форму селена как предпочтительную при снабжении организма селеном в профилактических целях.
На наш взгляд, представляется интересным и целесообразным получение БАД в виде усвояемой органической
формы селена (набор аминокислот, в частности селенметионина) из растительного сырья. Для этого необходимо выбирать растения, обладающие способностью аккумулировать селен в форме аминокислот.
Как известно, высшие растения семейства бобовых накапливают селен в форме селенметионина [1-3] путем замещения серы, входящей в состав ме-тионина растения, селеном. Ранее нами было доказано, что донник лекарственный, как представитель семейства бобовых, также накапливает селен в виде селенметионина [4]. Наибольшая часть селена аккумулируется в семенах растения, так как именно там запасается основная часть аминокислот, необходимая растению для дальнейшего развития зародыша. Предполагая, что количество содержащихся аминокислот напрямую зависит от массы семян, было предложено использовать семена фасоли в качестве сырья для получения БАД с селенметионином.
Для исследований необходимо было выбрать сорт фасоли, способный аккумулировать в своих семенах наибольшее количество селена в форме аминокислот. С этой целью проводили сравнение аминокислотного состава белковых гидролизатов бобов фасоли двух сортов, наиболее подходящих по характеристикам (масса и цвет семян) для эксперимента. Концентрация метионина в гидролизате фасоли Московская белая (0,182 мас. % от ги-дролизата) в 2 раза превысила концентрацию метионина в сорте Снежная королева (0,089 мас. % от гидролиза-та). Таким образом, для обогащения селеном в процессе выращивания была выбрана фасоль сорта Московская белая.
Оптимальные условия выделения белка подбирали путем проведения ряда экспериментов, изменяя применяемые для гидролиза ферменты и время гидролиза.
Гидролиз проводили на протяжении 2; 3; 4-24 ч с использованием
Время, ч Контроль Пепсин Среднее содержание сухих веществ, % Прото- Комплекс: протосубтилин + субтилин целловиридин Комплекс: пепсин+ целловиридин
1 1,83 2,87 3 2,625 3,17
2 3,17 3,33 3,33 3,375 3,67
3 2,5 2,75 3 3,33 3
3,5 1 1 1 1 1
4 4 4,5 5 5 5
19 1 2 1 1 1
20 1,5 2 1 1,6 1,8
22 1,5 2 1 2 1,8
24 2 2 1,5 3,75 2
6•2009
26
0,8 -|
0,7 -
0,б -
0,5 -
ш
.¡ШйГг
rflnjuiru-.
_ц
JL
EL
Л1
Asp Ser Thr Glu Pro Gly Cys Met Ile Leu Tyr Phe His NH4 Arg Ala Lys
Аминокислота
G Пепсин + целловиридин 3 ч EU Протосубтилин + целловиридин 3 ч
G Пепсин + целловиридин 24 ч EU Протосубтилин + целловиридин 24 ч
Рис. 1. Диаграмма процентного содержания свободных аминокислот в гидролизатах
ферментов пепсина и протосубтили-на, а также комплексов ферментов протосубилин+целловиридин и пеп-син+целловиридин в количествах 0,1 и 0,5 % от сухой массы. О количестве выделявшегося белка судили по содержанию сухих веществ в гидролизатах, которое определяли методом рефрактометрии (см. таблицу).
Исходя из данных, приведенных в таблице, для дальнейшего эксперимента было отобрано несколько образцов с наибольшим содержанием сухих веществ. С помощью специализированной системы Aracus (PMA GmbH) для аминокислотного анализа с диодным фотометром с патентованными микродиодами для 440 и 570 нм определили аминокислотный состав гидролизатов: пепсин + целловиридин и протосубтилин + целловиридин — 24 ч гидролиза, пепсин + целловиридин и протосубтилин + целловиридин — 3 ч гидролиза. В пересчете на процентное содержание свободных аминокислот в гидролизатах получили результаты, приведенные на рис. 1. Интересующий нас метионин в большей степени был выделен при гидролизе пепсин + целловиридин (в течение 24 ч); чуть меньше его содержалось в гидролизате с комплексом протосубтилин + целловиридин (24 ч) [5].
Таким образом, в качестве проте-олитического фермента был выбран пепсин, для проведения гидролиза с целью повышения выхода продукта в дальнейшем использовали комплекс пепсин + целловиридин.
В результате проведенных исследований были установлены оптимальные условия гидролиза с целью выделения наибольшего количества селенмети-онина: соотношение мука : вода 1: 5;
рН среды проведения гидролиза 5-6; температура гидролиза 45 °С; время гидролиза 4 ч; применение смеси ферментов протеолитического и целлюло-литического назначения (пепсин + целловиридин); количество используемых ферментов — 0,5 % от сухой массы.
С учетом данных условий был получен опытный образец основы для селен-содержащей БАД. Выход обогащенного гидролизата составил 5 % от массы исходного сырья.
Определение общего содержания селена в гидролизате производили на автоматизированном трехканальном вольтамперометрическом комплексе СТА с использованием ртутно-графи-тового электрода, сформированного in situ (относительно хлорсеребряного электрода) согласно МУ-08-47/132. Содержание селена в гидролизате составило 3,6 мг/100 г.
Условия получения гидролизатов с наибольшим содержанием селенмети-онина были включены в разработанную нами технологическую схему получения селенсодержащей БАД (рис. 2).
Полученная БАД представляет собой водорастворимый порошок светло-соломенного цвета с легким характерным растительным запахом. В виде порошка она может быть использована для производства БАД в форме капсул, таблеток, смесей, а также для обогащения различных групп пищевых продуктов.
Разработаны рекомендации по использованию БАД в производстве сиропов и напитков. При производстве 10 л обогащенного напитка необходимо 163 мг селенсодержащей биологически активной добавки в качестве обогащающего компонента. В этом случае в 1 л напитка будет содержаться половина
1 Измельчение сырья |
Обезжиривание
этиловым спиртом (9б %)
1
Промывка обезжиренной
муки водой
1
Высушивание обезжиренной
муки t = 30...40 0C
1
Ферментный гидролиз
обезжиренной муки фасоли
Целловиридин Г20х
(0,1 мас.%) +
+ Пепсин (0,5 мас.%)
(t = 45 0C)
1
Центрифугирование и двойное
фильтрование гидролизата
1
Высушивание гидролизата
(t = 45°C)
1
Внесение наполнителя (сорбит)
i
Упаковка готовой БАД |
Рис. 2. Технологическая схема
производства селенсодержащей
БАД из фасоли, обогащенной
селеном в процессе выращивания
суточной нормы селена (согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения) для человека — 30 мкг.
ЛИТЕРАТУРА
1. Pyrzynska Krystyna Speciation of selenium co-mpounds//Analytycal sciences. 1998. Vol. 14. Р. 479-483.
2. Ingrid J. Pickering, Carrie Wright, Ben Bubner e. t. c. Chemical Form and Distribution of Selenium and Sulfur in the Selenium Hyperaccumula-tor Astragalus bisulcatus//Plant Physiology. 2003. Vol. 131. Р. 1460-1467
3. Peter V. Minorsky Selenium in plants//Plant Physiology. 2003. Vol. 133. Р. 14-15.
4. Осинцева М. А. Изучение возможности использования ИК-спектроскопии для определения химической формы селена в растительном сырье/Материалы XLIV Межд. науч. студенческой конф. «Студент и научно-технический прогресс». — Новосибирск, 2006. С. 8-9.
5. Базина М.А., Горбунчикова М. С. Выделение аминокислотной составляющей из белой фасоли // Сб. науч. работ. Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов. Вып. 16 — Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2008. С. 74-75. &
6 • 2009
27
