Биотехнология пищевых продуктов и биологически активных веществ. Рубрика в журнале - Вестник Мурманского государственного технического университета
Прогнозирование антимикробной активности пищевого пептида и оценка его эффективности in vitro
Статья
Пищевые антимикробные пептиды (АМП) актуальны при лечении бактериальных инфекций и имеют ряд преимуществ в сравнении с лекарственными средствами: более медленное возникновение резистентности у штаммов бактерий, высокая активность в отношении антибиотикопленки и иммуномодулирующие свойства. К физико-химическим свойствам, обусловливающим антимикробные свойства, относятся: катионный заряд, гидрофобность, молекулярная масса и аминокислотная последовательность. Перспективным источником АМП являются молочные белки, в частности, белки молозива коров. Цель работы – выделение из пепсинового гидролизата молозива коров пептида, прогнозирование его антимикробной активности с использованием биоинформационного подхода и подтверждение его эффективности in vitro. Молекулярно-массовое распределение пептида оценивали масс-спектрометрическим методом. Микросеквенирование осуществляли с использованием секвенатора MiSeq. Моделирование пространственной структуры выделенного пептида – с помощью программы молекулярного моделирования Schrodinger Maestro. Антимикробную активность пептида изучали диско-диффузионным методом на грамположительных и грамотрицательных бактериях. Из пепсинового гидролизата молозива коров выделен пептид, который отсутствует в известных протеомных базах Protein NCBI и AVPdb и, соответственно, биологическая активность и функции его не исследованы. Полученный пептид относится к линейным альфа-спиральным пептидам, состоит из 11 аминокислот ANRKLRANKSR, молекулярная масса – 8,2 кДа, изоэлектрическая точка на уровне 12,79, заряд +5 (катионный), гидрофильность (гидрофобность) +20,84 Ккал*моль-1. В результате исследований in vitro установлено, что выделенный пептид обладает антимикробной активностью в отношении E. coli ATCC 25922 и B. subtilis и противогрибковым действием к C. albicans.
Бесплатно
Процессы меланоидинообразования в этанольных системах моносахарид - ариламин - медь (II)
Статья научная
Представлены результаты исследований по изучению закономерностей меланоидинообразования при взаимодействии D -глюкозы и D -ксилозы с п -аминобензойной кислотой (ПАБК) в кислых спиртовых средах; особенностью выбранных тройных систем является, во-первых, наличие малоактивного аминокомпонента бензольного ряда, во-вторых, присутствие каталитических количеств биогенного металла. Закономерности формирования структуры меланоидинов из подобных систем практически не изучены, при этом для них прогнозируются важные биологические свойства, что требует исследования кинетики реакций и разработки методик их направленного синтеза. Изучение проводилось синтетическими методами в совокупности с методикой отбора проб со спектрофотометрической регистрацией и привлечением ИК-спектроскопии. На основании анализа электронных спектров показано более интенсивное меланоидинообразование в случае реакции с D -ксилозой, что может быть связано как со стерическими факторами, так и со способностью альдопентоз давать на промежуточных стадиях более реакционно способные интермедиаты по сравнению с альдогексозами. Подтверждена ускоряющая роль ионов меди (II) в качестве комплексообразующего центра, катализирующего как образование, так и распад промежуточных продуктов реакции на разных стадиях, наряду с этим ускоряющее действие заметно проявляется, начиная с концентраций ионов меди около 60 мг/л, в то же время степень хелатирования меди (II) конечными продуктами относительно низкая. Отмечен эффект растворителя, в частности влияние этанола на характер амино-карбонильных взаимодействий, проявляющееся в усилении тенденции углеводов к рециклизации, что также, вероятно, ускоряет процессы меланоидинообразования. Установлено, что процент параллельно протекающих процессов прямой деструкции углеводов (карамелизации) в выбранных условиях незначителен, это позволяет на базе проведенных исследований разработать методики синтеза целевых меланоидиновых продуктов.
Бесплатно
Статья научная
Создание высокотехнологичных производств в молочной промышленности базируется на применении мембранных методов фракционирования и концентрирования, что приводит к образованию значительных объемов новых видов вторичного молочного сырья – пермеатов. Пермеаты, получаемые при ультрафильтрации обезжиренного молока и подсырной сыворотки, содержат до 6 % сухих веществ молока, из которых до 4,6 % приходится на лактозу. Основным продуктом, получаемым из молочного пермеата, является сухой порошок с содержанием лактозы до 90 %. С целью расширения ассортимента продуктов из молочного пермеата предложено разработать биотехнологию ферментированных напитков с регулируемым углеводным составом. Предложены методологические принципы, которые базируются на двухстадийной биотехнологической обработке молочного пермеата. На 1 стадии осуществляется гидролиз лактозы ферментным препаратом ?-галактозидазы до степени гидролиза не ниже 50 %. На 2 стадии проводится ферментация гидролизованного пермеата с использованием закваски кефирных грибков. В результате исследований доказана возможность использования пермеатов молочного сырья для производства ферментированных напитков. Установлено, что применение биотехнологических приемов позволяет прогнозировать углеводный состав и обеспечивает формирование характерных органолептических показателей ферментированного напитка: внешний вид – прозрачная жидкость, цвет желтовато-зеленый, приятный кисломолочный вкус и аромат, сладковатый с нотками остроты, консистенция однородная с присутствием мелких пузырьков газа, образующегося за счет естественной газации. Применение биотехнологических подходов в предлагаемой технологии дает возможность минимизировать содержание лактозы до 0,1 %. Это позволяет отнести ферментированный напиток к низколактозным продуктам и расширить круг его потребления за счет людей, страдающих лактазной недостаточностью.
Бесплатно
Разработка технологии хлеба функционального назначения на основе зерновой хлебопекарной смеси
Статья
Одним из приоритетных направлений развития пищевой промышленности является увеличение объемов выработки функциональных пищевых продуктов. При их разработке применяют продукты переработки плодов и ягод, зерновые хлебопекарные смеси. При этом хлебопекарные смеси с применением биоактивированной пшеницы, отличающейся повышенным содержанием макро- и микронутриентов, антиоксидантов, пониженным количеством фитина, отсутствуют. Однако приготовление зернового хлеба на основе хлебопекарной смеси из измельченной дезинтеграционно-волновым способом биоактивированной пшеницы влажностью 10,0 ± 0,5 % приводит к получению изделий с липким, сильно заминающимся мякишем. Целью исследований явилась разработка хлебопекарной смеси из биоактивированной пшеницы и функционального зернового хлеба улучшенного качества на ее основе. На первом этапе исследований выбирали состав хлебопекарной смеси на основе биоактивированного зерна пшеницы для получения изделия наилучшего качества, на втором – оценивали химический состав хлеба на основе разработанной хлебопекарной смеси. Изменение свойств теста в процессе брожения, показатели качества хлеба после 20 ч хранения и его химический состав оценивали в соответствии с методиками, указанными в действующих стандартах. Наилучшие свойства теста и качество хлеба наблюдались в образце, полученном на основе хлебопекарной смеси, в 100 г которой 75 % зернопродуктов составляла сухая биоактивированная пшеница, измельченная дезинтергационно- волновым способом, и 25 % мука пшеничная хлебопекарная первого сорта. В результате оценки химического состава разработанного изделия установлено, что оно относится к функциональным пищевым продуктам. Приготовление зернового хлеба по данной технологии позволит также решить одну из задач государственной политики в области здорового питания, направленной на увеличение выработки изделий функционального назначения.
Бесплатно
Статья научная
Сверхкритическая углекислотная флюидная экстракция широко применяется для получения липидных веществ из эфиромасличного сырья. В исследовании доказана целесообразность применения сверхкритической экстракции для выделения веществ, проявляющих различную биологическую активность, из плодов кориандра Coriandrum sativum. Экстракция проводилась при давлении 10 и 20 Мпа; в приемных сепараторах 1 и 2 давление варьировалось от 4 до 6 Мпа; температура в рабочей колонке поддерживалась на уровне 35 °C; расход газа 2,1 л/мин. Общий выход липофильной фракции составил 10,8 %, максимальный выход наблюдался в сепараторе 2. Выход при 10 МПа достиг 4,88 %, а при 20 МПа – 5,92 %. Газовая хромато-масс-спектрометрия выполнялась для двух фракций, полученных в результате экстракции. Содержание (в процентах от суммы всех компонентов) главного целевого компонента варьировалось в диапазоне 39,04–75,9 %; жирных кислот – 43,3 % (фракция 1) и 14,1 % (фракция 2). В ходе исследования проведены тест на растворимость полученных образцов, верификация полученных результатов, сравнительный анализ эффективности представленного метода относительно стандартных методов экстракции и подготовки сырья. Полученные результаты демонстрируют потенциал флюидной экстракции для получения эфирного масла кориандра.
Бесплатно
Свойства водной дисперсии комплекса хитотозана и хондроитина сульфата, полученных из гидробионтов
Статья научная
Исследование возможности производства хондроитина сульфата и хитозана и полиэлектролитных комплексов на их основе, полученных из местного морского сырья, является актуальным с точки зрения разработки комплексной безотходной технологии переработки природного сырья. Объектами исследования являлись хитозан, полученный из панциря камчатского краба Paralithodescamtschaticus, и хондроитина сульфат, выделенный из хрящевой ткани семги Salmo salar. Для определения поверхностного натяжения растворов полиэлектролитов и дисперсии комплекса использовали метод Вильгельми, эффективный радиус частиц определяли методом дисперсии светорассеяния, измерения эффективной вязкости проводили в условиях сдвиговой деформации. Изучены условия формирования, поверхностные и реологические свойства комплекса хитозана и хондроитина сульфата, выделенных из гидробионтов Баренцева моря. Установлены условия получения и молярные соотношения этих полиэлектролитов, при которых водная дисперсия комплекса сохраняет устойчивость в течение длительного времени. Установлено, что при добавлении раствора хондроитина сульфата к раствору хитозана в молярных соотношениях 1 : 3; 1 : 6 образуется дисперсия полиэлектролитного комплекса, устойчивая в течение 2-3 суток. Дисперсии полиэлектролитного комплекса ведут себя как псевдопластичные неньютоновские жидкости. При молярном соотношении смешиваемых растворов 1 : 1 (независимо от последовательности их смешения) образуется суспензия полиэлектролитного комплекса, затем выпадает осадок. Равновесные значения поверхностного натяжения водной дисперсии полиэлектролитного комплекса выше, чем у растворов хондроитина сульфата и хитозана. Определен эффективный радиус частиц в дисперсии комплекса. Эффективный радиус частиц в дисперсии комплекса зависит от молярного соотношения хондроитина сульфат : хитозан. Предложена качественная схема формирования полиэлектролитного комплекса хитозана и хондроитина сульфата в виде нерастворимого осадка и в виде устойчивой водной дисперсии. Водные дисперсии комплекса на основе хитозана и хондроитина сульфата могут быть использованы для стабилизации суспензий, эмульсий, для создания пищевых продуктов с лечебно-профилактическими свойствами.
Бесплатно
Статья
В работе рассматриваются проблемы физической модификации крахмалопродуктов и других пищевых ингредиентов. Описаны основные тенденции и направления инновационной деятельности, характерные для ингредиентного рынка. В результате проведенных экспериментов разработан метод модификации крахмалов, крахмалопродуктов и добавок пищевых комплексных для улучшения их микробиологических, физико-химических и органолептических характеристик. Доказано, что при воздействии инфракрасного излучения с длиной волны 7–10 мкм на слой продукта толщиной 1 см в течение 1 мин количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов в таком продукте снижается до нулевого значения. При этом массовая доля редуцирующих веществ вследствие такой обработки увеличивается более чем в два раза, что свидетельствует о протекании процесса декстринизации. Допускается обработка как крахмалопродуктов, выполняющих роль носителей в составе комплексных смесей, так и готовых добавок после завершения процесса перемешивания. Массовая доля влаги в процессе инфракрасной обработки уменьшается менее чем на 1 % для мальтодекстринов и менее чем на 2 % для добавок пищевых комплексных, что характеризует возникающие технологические потери как допустимые. Изменение гранулометрического состава комплексных добавок под воздействием инфракрасного излучения улучшает сыпучесть продукта, повышает равномерность распределения вкусоароматических веществ по поверхности носителя, что в свою очередь обеспечивает возможность снижения дозировки комплексных добавок при изготовлении мясных и кондитерских продуктов. На основе полученных результатов разработаны и описаны технологические диаграммы, показывающие поэтапно производственный процесс с указанием всех значимых параметров.
Бесплатно
Сорбция ионов Cu(II) из водных растворов хитозаном, модифицированным таурином
Статья научная
Современные технологии практически во всех отраслях промышленности используют один из важнейших стратегических ресурсов – воду. Она применяется или в чистом виде, или в форме растворов, суспензий и т. п. В последнее время возник дефицит данного ресурса, так как возрастает загрязнение сточных вод отходами промышленных предприятий различными компонентами, в том числе тяжелыми металлами. Известно, что одним из эффективных способов очистки водных растворов от тяжелых металлов является их сорбция хитозаном, который получают путем переработки побочного продукта рыбной промышленности – хитина. Переработка хитина и получение хитозана решает проблему утилизации отходов производства. Исследования показывают, что эффективность хитозана с точки зрения увеличения его способности поглощать тяжелые металлы может быть значительно повышена посредством его модификации. Целью работы является поиск модификаторов хитозана для повышения эффективности сорбции тяжелых металлов из водных растворов. В качестве модификатора использовали порошок таурина. В результате проведения экспериментов установлено, что оптимальным соотношением хитозан : таурин является 2 : 1. В работе описана методика получения геля хитозана и гранул сорбента сферической формы, приведены экспериментальные изотермы сорбции ионов Cu(II) гранулами исходного и модифицированного таурином хитозана. Представленные результаты показывают, что использование таурина в качестве модификатора хитозана приводит к увеличению сорбции ионов меди в 2,5 раза.
Бесплатно
Статья научная
Применение природных антиоксидантов является эффективной мерой профилактики и комплексной терапии хронических заболеваний. В ходе сравнительного анализа антиоксидантных характеристик и химического состава трех видов дикорастущих ягод (малины, черники, клюквы) доказана их биологическая ценность как естественных источников полифенольных соединений, антоцианов и витаминов, обладающих способностью подавлять оксидативный стресс. Лидирующие позиции по концентрации антоцианов (487 мг/100 г) заняла черника, по уровню проантоцианидинов (418 мг/100 г) и витамина С (до 76,8 мг/100 г) – клюква, по содержанию фолатов – малина (200 мкг/100 г). Исследования выявили зависимость состава биологически активных соединений от сорта ягоды, степени ее зрелости и способов переработки. Заморозка позволяет сохранить максимальное количество полезных веществ и не оказывает особого влияния на антиоксидантную активность; тепловая обработка существенно уменьшает содержание антиоксидантов. Следует отметить низкую степень усвоения организмом большинства полифенолов, однако этот недостаток частично компенсируется взаимодействием компонентов и высокой эффективностью метаболизированных форм. Полученные данные свидетельствуют о перспективах использования указанных ягод в создании функциональных и диетических пищевых продуктов и нутрицевтиков, подчеркивают необходимость дальнейших исследований технологий инкапсулирования для улучшения доставки и доступности антиоксидантов, а также более глубокого изучения метаболизма биологически активных соединений.
Бесплатно
Условия продуцирования уксусной кислоты дрожжами Brettanomyces
Статья научная
Дрожжи рода Brettanomyces нашли применение в пивоварении (стили Ламбик и Гёз). Уксусная кислота, полученная в ходе ферментации дрожжей Brettanomyces, участвует в синтезе эфиров, отвечающих за вкусо-ароматическую составляющую напитка. В ходе исследования определяли способность четырех штаммов дрожжей Brettanomyces ( intermedius, bruxellensis, custersianus и clausenii ) к выработке уксусной кислоты на среде, содержащей глюкозу. B. bruxellensis признан наиболее эффективным для биологического подкисления среды, в том числе в пивоварении. Определен оптимальный режим расхода воздуха при полном потреблении глюкозы и достижении максимальных значений объемного - 0,06 г/(дм3×ч) и удельного выхода уксусной кислоты - 0,43 г/(г×ч), равный 300 дм3/ч. Статистическими методами исследовано влияние температуры и перемешивания среды на выработку уксусной кислоты B. bruxellensis в среде, содержащей глюкозу, при температуре 26, 30, 34 °С и скорости вращения мешалки 250, 350, 450 об./мин. Оптимальными условиями для максимального объемного выхода уксусной кислоты - 0,114 г/(дм3×ч) - выбраны температура среды 28 °C и скорость вращения мешалки 250 об./мин.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены активность, субстратно-ингибиторная специфичность, температурная и рН зависимости, сезонные изменения протеолитических и нуклеолитических ферментных систем пищеварительного тракта, мышечной и репродуктивной тканей трепанга. Показана разнонаправленная изменчивость активности ферментов на разных стадиях развития. На стадии роста протеолитические ферменты кишечного тракта имеют наибольшую активность, которая значительно снижается в период нереста. В мышечной ткани наблюдаются противоположные процессы, связанные с изменением прочности. Проведено разделение протеаз пищеварительного тракта трепанга методом ионообменной хроматографии. Обнаружено два белковых пика, проявляющих активность трипсина, соответствующих обладающим отрицательным зарядом изоформам этого фермента. Молекулярная масса соответствующих пиков, определенная методом электрофореза, составила 26 и 28 кДа. Полученные данные аналогичны установленным ранее для других видов голотурий. Определение активности протеаз мышечной ткани трепанга в разные сезоны показало невысокий уровень протеолитической активности в период роста...
Бесплатно
Статья научная
Комбинирование компонентов животного и растительного происхождения является перспективным направлением создания специализированных продуктов питания повышенной биологической и пищевой ценности. В этой связи исследования, направленные на разработку технологии ферментированного продукта на основе сочетания молочного сырья и продуктов переработки зерна, являются актуальными. При организации и проведении исследований применялся комплекс общепринятых стандартных методов, в том числе физико-химических, микробиологических, биохимических, реологических, а также математические методы статистической обработки результатов исследований и построения математических моделей. В работе представлены результаты исследований, направленные на разработку технологии ферментированного молочно-злакового продукта. На первом этапе исследований для обоснования состава продукта применили системный подход, рассматривая компоненты продукта, изменения их состояния и свойств во взаимосвязи как действующие биотехнологические системы (БТС). Выбор оптимального соотношения злаков в композиции осуществляли, исходя из совокупности показателей: химического состава и энергетической ценности, содержания витаминов группы В и пищевых волокон, показателя биологической ценности, органолептических показателей. Анализ совокупности результатов позволил для дальнейших исследований выбрать вариант злаковой композиции с соотношением хлопьев 1 : 1 : 1 (овсяные : ячменные : ржаные). В качестве основного источника углеводов использовался мед натуральный, который позволил также улучшить органолептические свойства продукта. Пищевая добавка глицин используется в качестве модификатора вкуса и запаха. Установлено, что при введении глицина в количестве 0,1 % в БТС "молоко - злаковая композиция" уменьшается интенсивность естественного привкуса и запаха злаковой композиции. Установлено также влияние гранулометрического состава злаковой композиции на свойства биотехнологической системы молочно-злакового продукта. Для технологии разрабатываемого продукта выбрана фракция злаковой композиции (соотношение хлопьев овсяные : ячменные : ржаные как 1 : 1 : 1), с размерами частиц 670-1 000 мкм. Проведенные аналитические и экспериментальные исследования позволили выявить влияние гранулометрического состава злаковой композиции на свойства биотехнологической системы молочно-злакового продукта.
Бесплатно
Химическая и ферментативная деструкция хондроитина сульфата из северного ската
Статья
Благодаря биосовместимости с тканями человека и животных, низкой токсичности, биодеградируемости хондроитина сульфат (ХС) представляет большой интерес для медицины. Поскольку ХС используется как фармацевтический препарат, то величина его молекулярной массы и растворимость определяют возможности его применения. Приведены результаты изучения химической и ферментативной деструкции макромолекул ХС и ее влияние на молекулярную массу, растворимость и степень кристалличности полисахарида. ХС получали из хрящевой ткани северного ската (Amblyraja hyperborea). На стадии ферментолиза хрящевой ткани использовали ферменты панкреатин, гепатопанкреатин и протосубтилин. Идентификацию полученных образцов ХС выполняли методом ИК-спектроскопии. Ферментативную деструкцию гликозидных связей в макромолекулах ХС проводили 1%-м раствором фермента гепатопанкреатина, химическую деструкцию – перекисью водорода и хлороводородной кислотой. Содержание ХС в образцах определяли методом Дише. Химический состав образцов ХС оценивали стандартными методами. Среднемассовую молекулярную массу (ММ) определяли с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии и нефелометрическим методом; степень кристалличности (СК) – графической обработкой дифрактограмм, полученных рентгенофазовым анализом образцов ХС. Установлено, что под действием гепатопанкреатина и перекиси водорода происходит глубокая деструкция хондроитина сульфата, до образования низкомолекулярных и олигомерных фрагментов. В условиях кислотной деструкции в 0,5 н HCl в течение 20 мин ММ хондроитина сульфата снижается на 10 % по сравнению с исходной. Кислотная деструкция вызывает значительное уменьшение СК образцов ХС. Для не деструктированных в кислоте образцов ХС растворимость в дистиллированной воде увеличивается с уменьшением ММ и СК. Растворимость ХС после кислотной деструкции в диапазоне рН = 5–9 единиц составляет 99,0 ± 0,5 %. Высокая растворимость, по всей видимости, объясняется значительным содержанием в образцах аморфной фазы.
Бесплатно
