CC BY
92
УДК 577.112.853:66.081
ББК 24.5
Р-60
Родионова Людмила Яковлевна, доктор технических наук, профессор кафедры технологии хранения и переработки растениеводческой продукции Кубанского государственного аграрного университета, т.: (861)221-59-04;
Цику Ирина Валерьевна, соискатель кафедры технологии хранения и переработки растениеводческой продукции Кубанского государственного аграрного университета, т.: (861)221-59-04.
СОРБЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ РАСТВОРОВ ГЛИКОПРОТЕИДОВ
(рецензирована)
Целью данной работы является установление комплексообразующей способности по ионам Pb2+ смешанных белково-пектиновых растворов.
Объектами исследования являются пектиновый раствор, растворы истинного и растительного белка, а также комплексы пектиновых и белковых растворов.
В статье дан обзор результатов модельных исследований смешанных белково-пектиновых растворов, установлена комплексообразующая способность обратным (трилонометрическим) тит-рованием. Описаны результаты сорбционной способности гликопротеинов.
Ключевые слова: пищевые продукты, пектин, белок, сорбционная способность,
комплексообразующая способность, гликопротеины, синергизм.
Rodionova Lyudmila Yakovlevna, Doctor Of Technical Sciences, professor of the Department of Technology of Storage and Processing of Plant Production, Kuban State Agrarian University, tel.: (861) 221-59-04;
Tsiku Irina Valerjevna, the applicant of the Department of Technology of of Storage and Processing of Plant Production, Kuban State Agrarian University, tel.: (861) 2215904.
SORPTION ABILITY OF GLYCOPROTEID SOLUTIONS
(reviewed)
The article reviews the results of modeling studies of mixed protein-pectin solutions, complex-forming ability of the ions Pb2 + has been established. The results of the sorption capacity of glycoproteids have been described.
Key words: foodstuffs, pectin, protein, sorption capacity, complex-forming ability, glycoproteids, synergism.
Питание - важнейший фактор внешней среды, от которого решающим образом зависит здоровье и благополучие человека.
Пище и питанию принадлежит ведущая роль в обеспечении нормального роста и развития организма, защите его от болезней и вредных воздействий, поддержании активного долголетия.
Потребность в пище - извечная потребность всего живого. Однако наука о питании не является набором раз и навсегда установленных истин. Физиологические потребности человека в основных пищевых веществах и энергии изменяются вместе с изменениями условий труда и быта. Не остаются неизменными набор и качество продовольственного сырья и продуктов питания, технологические приемы их переработки и хранения, существенно влияющие на химический состав и пищевую ценность этих продуктов. И от того, в какой степени специалисты пищевой промышленности, занятые разработкой, производством и продвижением на рынке продуктов питания, учитывают медико-биологические требования и достижения современной науки о питании - в немалой степени зависит, сможет ли питание эффективно выполнить свою функцию в нашем быстро меняющемся мире.
Среди пищевых факторов, имеющих особое значение для здоровья человека, важнейшая роль принадлежит полноценному и регулярному снабжению его организма всеми необходимыми микронутриентами: витаминами и жизненно важными минеральными веществами [3].
Состояние здоровья и продолжительность жизни во многом определяется характером экологической среды и качеством питания. За последнее столетие в структуре питания населения
большинства развитых стран произошли крайне неблагоприятные изменения. Структура рациона питания населения России, сложившаяся в настоящее время, не отвечает требованиям медицинской науки. Анализ питания различных групп населения показывает, что в структуре потребляемых пищевых продуктов наблюдается постоянный дефицит изделий, обладающих лечебнопрофилактическими свойствами, изделий пониженной энергетической ценности.
Вторая половина 20 века характеризуется широким использованием атомной энергии и глобальным ухудшением экологической ситуации. С каждым годом усугубляется загрязнение окружающей среды промышленными выбросами и выхлопными газами автомобилей, содержащими соли тяжелых металлов, радионуклиды и другие токсичные вещества. Поэтому оправдано включение в рацион питания веществ, обладающих защитным действием и способствующих ускорению выведения из организма радиоактивных металлов. Наиболее перспективны в этом отношении вещества, содержащиеся в натуральных пищевых продуктах. Они не оказывают побочного действия и обладают выраженным защитным эффектом.
В то же время загрязнение внешней среды отходами химических и микробиологических производств, наличие в ряде зон и даже регионов России повышенного радиоактивного фона, широкое внедрение в медицину, ветеринарию и пищевые отрасли антибиотиков привели к снижению сопротивляемости организма к вредным факторам и изменили эндоэкологию человека. Наиболее сильно воздействие нарушенной экологии на людей с ослабленным иммунитетом. Поэтому сегодня, как никогда ранее, возрастает роль пищевых добавок, обладающих защитным, диетическим и лечебно-профилактическим действием для всех категорий населения и особенно детей.
В связи с этим актуальна разработка продуктов питания, содержащих функциональные добавки, отвечающие этим требованиям. В полной мере этим требованиям отвечает пектин - это природный полисахарид, обладающий уникальными комплексообразующими, радиопротекторными и детоксицирующими свойствами. Радиопротекторные свойства пектина обусловлены наличием в нем свободных карбоксильных групп, связывающих радионуклиды в кишечнике с образованием стойких соединений, которые не всасываются в кровь и выводятся из организма.
Степень этерификации определяет линейную плотность заряда макромолекулы, а, следовательно, силу и способ связи катионов. При высокой степени этерификации пектина (Е>90%) свободные карбоксильные группы в значительной степени удалены друг от друга. При этом кальциевые или стронциевые соли пектиновой кислоты практически полностью диссоциируют. С уменьшением степени этерификации, т.е. при увеличении заряда макромолекулы, связь пектиновых веществ с катионами возрастает; константа стабильности пектатов и пектинатов увеличивается в функции, близкой к логарифмической зависимости. При степени этерификации Е = 40% происходит изменение конформации, приводящей к агрегатированию пектиновых макромолекул и образованию прочной внутримолекулярной хелатной связи.
Пектин как природный комплексон, входящий в состав пищевых продуктов, не оказывает побочных действий и практически не имеет противопоказаний, что ставит его выше синтетических аналогов.
В питании человека важными и незаменимыми компонентами являются белки, обеспечивающие пластические и энергетические функции организма. С белками связаны все основные жизненные процессы: обмен веществ, способность к росту и размножению; раздражительность, сократимость и, следовательно, движение во всех его функциях. Белки не могут быть заменены какими-либо другими пищевыми веществами, т.к. синтез белка в организме возможен только из аминокислот. Для того чтобы в организме мог произойти синтез присущего ему белка, необходимо поступление всех или наиболее важных аминокислот.
Белки, также как и пектины, обладают комплексообразующими свойствами. Доказано, что белки при действии токсических веществ стимулируют образование легкорастворимых и быстро выделяющихся из организма соединений, а сульфгидрильные группы серосодержащих аминокислот могут непосредственно участвовать в связывании молекулы ядов.
В литературе имеются публикации, которые говорят о том, что соединения белка и пектина, получившие название гликопротеинов, проявляют повышенную способность к комплексообразованию.
Гликопротеины (гликопротеиды) - это сложные белки, в которых белковая (пептидная) часть молекулы ковалентно соединена с одной или несколькими группами гетероолигосахаридов. Моносахариды, связанные с конкретным белком, могут быть разными: это может быть глюкоза, фруктоза, манноза, глюкозамин, галактозамин, фруктозамин, сиаловая кислота и др. Моносахариды, связанные с белком, изменяют биохимические и иммунологические свойства белка, его пространственную конфигурацию и др.
Гликопротеины распространены в природе: к ним относятся важнейшие компоненты сыворотки крови, групповые вещества крови, антигены многих вирусов, некоторые гормоны, лектины, ферменты. Они присутствуют почти во всех тканях и жидкостях животных (включая человека), в тканях растений и в микроорганизмах. Содержание углеводов в гликопротеинах варьирует от долей процента до 80%; их полисахаридная часть может содержать глюкозамин, галактозамин, галактозу, маннозу и др. углеводы. По аминокислотному составу все известные гликопротеины делят на две группы: 1) содержащие обычный набор аминокислот и небольшое количество углеводов (3-40%); 2) имеющие специфический набор аминокислот с преобладанием серина и треонина и высокое содержание углеводов (60-80%).
Для установления комплексообразующей способности (обратным (трилонометричеким) титрованием) по ионам РЬ2+ смешанных белково-пектиновых растворов были проведены модельные исследования. Для этого готовили чистые растворы пектина с концентрацией от 0,1 до 0,5% и белковые растворы, приготовленные из истинного (яичного) белка, а также из растительного белка с концентрацией от 0,1 до 2,5%. Данные проведенных исследований представлены на рисунках 1 и 2.
Комплексообразующая способность, мг ионов Pb2 /г пектина
раствора, %
Рис. 1.
Комплексообразующая способность пектинового раствора, мг ионов Pb2+/г пектина
Комплексооб_разующая способность, мг ионов Pb2 /г пектина
Рис.2.
Комплексообразующая способность раствора растительного и истинного белка, мг ионов Pb2+/г
пектина
Сорбционная способность, мг ионов Pb2+/г пектина
- I Концентрация пектинового раствора 0,1%
- II Концентрация пектинового раствора 0,2%
- III Концентрация пектинового раствора 0,3%
- IV Концетрация пектинового раствора 0,4%
- V Концентрация пектинового раствора 0,5%
Концентрация белкового раствора, %
Рис. 3.
Сорбционная способность гликопротеинов, полученных на основе растительного белка, мг ионов Pb2+/г
пектина
Сорбционная способность, мг ионов Pb2+/г пектина
Рис.4. Сорбционная способность гликопротеинов, полученных на основе истинного белка, мг
ионов Pb2+/г пектина
Проведенные исследования показывают, что комплексообразующая способность пектиновых растворов по отношению к ионам РЬ+2 изменяется в зависимости от концентрации. Самая высокая величина комплексообразующей способности отмечена при наименьшей концентрации пектинов -
0,1%. Наблюдается динамика снижения этой способности пропорционально увеличению концентрации. Самая низкая комплексообразующая способность отмечена при концентрации 0,5%. Эта же динамика отмечена и другими исследователями (Чередниченко К.В., Донченко Л.В., Родионовой Л.Я. и др.).
Сорбционная способность белковых растворов изменялась иначе: она повышалась от 0,1% до концентрации белка 1%. После этого сорбционная способность снижалась. Эта тенденция отмечалась как по истинному белку, так и по белку растительному, выделенному из плодов ореха черного. Наибольшее увеличение сорбционной способности отмечалось после концентрации 0,5%.
10
9
8
7
В
5
4
3
2
Далее определялась сорбционная способность гликопротеинов, смеси пектинового раствора и раствора белка. Данные проведенных исследований представлены на рисунках 3 и 4.
Полученные данные характеризуют самые высокие результаты у смесей, у которых была самая низкая концентрация пектиновых и белковых веществ (0,1% пектиновых веществ и 0,5% белковых веществ). Все остальные результаты имеют значение ниже.
Исследованиями установлена повышенная сорбционная способность гликопротеинов.
Сорбционная способность гликопротеинов, вероятно, складывается из высокой способности к комплексообразованию пектиновых и белковых веществ в отдельности. Именно комплексное взаимодействие пектиновых и белковых веществ позволяет добиться максимальной сорбционной способности. Это связано с таким явлением, как «синергизм», когда вещества могут взаимно влиять друг на друга, увеличивая свою биологическую активность.
Литература:
1. Румянцев Е.В., Антина Е.В., Чистяков Ю.В. Химические основы жизни. М.: Химия: КолосС, 2007. 560 с.
2. Донченко Л.В., Фирсов Г.Г. Пектин: свойства, производство и применение. М.: ДеЛи, 2007.
276 с.
3. Химический состав пищевых продуктов: справочник. В 2 кн. Кн. 1. / под ред. А.П. Скурихина. М.: Агропромиздат, 1987. 24 с.
4. Донченко Л.В., Надыкта В.Д. Безопасность пищевой продукции. М.: ДеЛи, 2007. 540 с.
References:
1. Rumyantsev E.V., Antina E.V., Chistyakov Y.V. Chemical basis of life. M.: Chemistry: Colossus, 2007. 560p.
2. Donchenko L.V., Firsov G.G. Pectin: properties, production and use. M.: DeLi, 2007. 276p.
3. The chemical composition of foods: a guide. In the 2 books. Book. 1. / Ed. A.P. Skurikhina. M.: Agropromizdat, 1987. 224 p.
4. Donchenko L.V., Nadykta V.D. Food safety. M.: New DeLi, 2007. 540 p.
