Микроструктурирование пищевых ингредиентов для обеспечения их биодоступности в составе пищевых систем
Автор: Паймулина Анастасия Валерияновна, Потороко Ирина Юрьевна, Науменко Наталья Владимировна, Науменко Екатерина Евгеньевна
Рубрика: Пищевые ингредиенты, сырье и материалы
Статья в выпуске: 1 т.9, 2021 года.
Бесплатный доступ
Разработка пищевых продуктов, обогащенных биологически активными веществами и оказывающих максимальный положительный эффект для здоровья, сопряжена с рядом проблем. Зачастую созданная многокомпонентная система пищевого продукта не обладает заявленными свойствами, что связано с низкой доступностью пищевых ингредиентов и отсутствием возможности их полноценного встраивания в матрицу пищевого продукта. В связи с чем возникает необходимость определения технологических операций, направленных на сохранение или повышение биологической доступности пищевых ингредиентов направленного действия. Целью настоящего исследования стало изучение возможности применения процесса микроструктурирования на основе низкочастотного ультразвукового воздействия (мощность - 240 Вт/л, время экспозиции - 20 минут) для минимизации ограничительных факторов при сохранении биологической активности пищевых ингредиентов в составе биологически активных добавок, экстрагированных из бурых водорослей, в частности высокосульфатированного гетерополисахарида фукоидана. Данный подход является перспективным направлением для пищевой промышленности при реализации технологий получения продуктов питания направленного действия, что обусловливает актуальность проведенных исследований. В результате проведенных исследований доказано, что процесс микроструктурирования оказывает выраженное положительное воздействие на структуру и морфологию частиц биологически активных добавок бурых водорослей. Так, размеры частиц в среднем снижаются в 30-40 раз, а суммарное значение показателя антиоксидантной активности увеличивается в среднем на 3,8 %. Процесс микроструктурирования на основе низкочастотного ультразвукового воздействия пищевых ингредиентов, содержащих биологически активные вещества бурых водорослей, косвенно способствует увеличению их биодоступности, что проявляется в количественном приросте простейших Paramecium caudatum на 29 %.
Низкочастотное ультразвуковое воздействие, микроструктурирование, пищевые системы, биологически активные вещества, бурые водоросли, гетерополисахарид фукоидан
Короткий адрес: https://sciup.org/147234329
IDR: 147234329 | УДК: 664.2.032.1 | DOI: 10.14529/food210102
Microstructuring food ingredients to ensure their bioavailability in the composition of food systems
The development of food products enriched with biologically active substances and providing the maximum positive effect on health is associated with a number of problems. Often, the created multicomponent system of a food product does not possess the declared properties, which is associated with the low availability of food ingredients and the lack of the possibility of their full incorporation into the food product matrix. In this connection, it becomes necessary to determine technological operations aimed at maintaining or increasing the bioavailability of food ingredients of targeted action. The purpose of this study was to study the possibility of using the microstructuring process based on low-frequency ultrasonic exposure (power - 240 W/l, exposure time - 20 minutes) to minimize limiting factors while maintaining the biological activity of food ingredients in the composition of biologically active additives extracted from brown algae in particular highly sulfated fucoidan heteropolysaccharide. This approach is a promising direction for the food industry in the implementation of technologies for obtaining food with targeted action, which determines the relevance of the research. As a result of the studies, it was proved that the process of microstructuring has a pronounced positive effect on the structure and morphology of the particles of biologically active additives of brown algae. The size of particles decreases on average by 30-40 times, and the total value of the indicator of antioxidant activity increases on average by 3.8 %. The process of microstructuring based on low-frequency ultrasonic action of food ingredients containing biologically active substances of brown algae indirectly contributes to an increase in their bioavailability, which is manifested in the quantitative increase in the protozoa Paramecium caudatum by 29 %.
Список литературы Микроструктурирование пищевых ингредиентов для обеспечения их биодоступности в составе пищевых систем
- Borazjani N.J., Tabarsa M., Guan S., Rezaei M. Improved immunomodulatory and antioxidant properties of unrefined fucoidans from Sargassum angustifolium by hydrolysis. Journal of Food Science and Technology, 2017, vol. 54 (12), pp. 4016-4025. DOI: 10.1007/s13197-017-2867-2
- Choi E.M., Kim A.J., Kim Y.O. Immunomodulating activity of arabinogalactan and fucoidan in vitro. J. Med. Food, 2005, vol. 8, no. 4, pp. 446-453. DOI: 10.1089/jmf.2005.8.446
- Cumashi A., Ushakova N.A., Preobrazhenskaya M.E. A comparative study of the anti-inflammatory, anticoagulant, antiangiogenic and antiadhesive activities of nine different fucoidans from brown seaweeds. Glycobiology, 2007, vol. 17, pp. 541-552. DOI: 10.1093/glycob/cwm014
- Denisova E. V., Suprunchuk V.E., Dronova A.A. Biopolymeric materials containing brown algae polysaccharides. Entomology and Applied Science Letters, 2017, vol. 4, no. 2, pp. 19-23. DOI: 10.24896/easl2017425
- Etman S.M., Yosra S.R. Elnaggar, Ossama Y. Abdallah Fucoidan, a natural biopolymer in cancer combating: From edible algae to nanocarriertailoring. International Journal of Biological Macro-molecules, 2020, vol. 147 (15), pp. 799-808. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2019.11.191
- Feldman S.C., Reynaldi S., Stortz C.A., Cerezo A.S., Damont E.B. Antiviral properties of fucoidan fractions from Leathesia difformis. Phytomedicine, 1999, vol. 6(5), pp. 335-340. DOI: 10.1016/S0944-7113(99)80055-5
- Fletcher H.R., Biller P., Ross A.B., Adams J.M.M. The seasonal variation of fucoidan within three species of brown macroalgae. Algal. Res. Elsevier, 2017, vol. 22, pp. 79-86. DOI: 10.1016/j .algal.2016.10.015
- Kollath A., Brezhneva N., Skorb E.V., Andreeva D.V. Microbubbles trigger oscillation of crystal size in solids. Phys. Chem. Chem. Phys., 2017, vol. 19, no. 8, pp. 6286-6291. DOI: 10.1039/c6cp07456a
- Krasulya O., Tsirulnichenko L., Potoroko I., Bogush V., Novikova Z., Sergeev A., Kuznetsova T., Anandan S. The study of changes in raw meat salting using acoustically activated brine. Ultrasonics Sonochemistry, 2019, vol. 50, pp. 224-229. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2018.09.024
- Naumenko N.V., Paimulina A.V., Ruskina A.A., Khudyakov V.V. Effect of various raw ingredients on bread quality. Agronomy Research, 2017, vol. 15, no. S2, pp. 1375-1385.
- Portenlänger G., Heusinger H. The influence of frequency on the mechanical and radical effects for the ultrasonic degradation of dextranes. Ultrasonics Sonochemistry, 1997, vol. 4, no. 2, pp. 127-130. DOI: 10.1016/s1350-4177(97)00018-7
- Potoroko I., Kalinina I., Botvinnikova V., Krasulya O., Fatkullin R., Bagale U., Sonawane S.H. Ultrasound effects based on simulation of milk processing properties. Ultrasonics Sonochemistry, 2018, vol. 48, pp. 463-472. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2018.06.019
- Potoroko I.U., Kalinina I.V., Naumenko N.V., Fatkullin R.I., Shaik S., Sonawane S.H., Ivanova D., Kiselova-Kaneva Y., Tolstykh O., Paymulina A.V. Possibilities of regulating antioxidant activity of medicinal plant extracts. Human. Sport. Medicine, 2017, vol. 17, no. 4, pp. 77-90. DOI: 10.14529/hsm170409
- Price G.J., Ashokkumar M., Grieser F. Sonoluminescence quenching by organic acids in aqueous solution: pH and frequency effects. J. Am. Chem. Soc., 2018, vol. 126, no. 16, pp. 2755-2762. DOI: 10.1039/b201795d
- Raso J., Pagan R., Condon S. Influence of temperature and pressure on the lethality of ultrasound. Applied and Environmental Microbiology, 1998, vol. 64, pp. 465-471.
- Ryu M., Chung H. Fucoidan reduces oxidative stress by regulating the gene expression of HO-1 and SOD-1 through the Nrf2/ERK signaling pathway in HaCaT cells. Molecular Medicine Reports, 2016, vol. 14, pp. 3255-3260. DOI: 10.3892/mmr.2016.5623
- Seng J.L., Wan M.W.A., Maskat M.Y., Mamot S., Ropien J., Mohd D M. Isolation and antioxidant capacity of fucoidan from selected Malaysian seaweeds. FoodHydrocoll, 2014, vol. 42, pp. 280288. DOI: /10.1016/j.foodhyd.2014.03.007
- Song Yu., Wang Qiu., Wang Qin., He Yu., Ren D., Liu Sh., Wu L. Structural characterization and antitumor effects of fucoidans from brown algae Kjellmaniella crassifolia farmed in northern China. International Journal of Biological Macromolecules, 2018, vol. 119, pp. 125-133. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2018.07.126
- Suslik K.S., Fang M., Hyeon T., Mdleleni M. Applications of sonochemestry to materials synthesis. Sonochemistry and Sonoluminescence, 1999, pp. 291-320. DOI: 10.1007/978-94-015-92154 24
