Влияние лука угловатого Аllium angulosum L. на процесс окисления разных видов животного жира при хранении

В настоящее время на здоровье человека большое влияние наряду с другими существенными факторами оказывает питание, качество которого зависит от используемого сырья, добавок (консерванты, красители, ароматизаторы и др.), способов обработки и т.д.

Использование натурального сырья животного и растительного происхождения, являющегося источником природных биологически активных веществ, в составе пищевых продуктов, в том числе мясных, будет способствовать решению проблемы здорового питания населения страны.

Все большее внимание ученых привлекают пищевые и лекарственные растения, среди которых заметную роль играют многолетние луковичные рода Allium L. Растения данного рода применяют в лекарственных, пищевых, медоносных и даже декоративных целях. Растения являются травянистыми, характеризуются сплюснуто-шаровидной луковицей, покрытой красноватой или фиолетовой оболочкой. Листья обладают линейной, дудчатой или ремневидной формой, цветы небольших размеров собраны в соцветия и располагаются на толстом высоком стебле.

В состав органов растений входят такие соединения, как полисахариды, азотсодержащие, полифенолы, микроэлементы, витамины и т.д. Луковичные рода Allium L. в связи с наличием в составе сульфоксидных групп и ферментов характеризуются луковичным или чесночным запахом и вкусом.

Проведенный обзор статей по изучаемой тематике показал, что ученые исследуют состав и свойства растений рода Allium L. , выращенных в разных условиях и в разных регионах.

Авторами [1] установлена способность аккумулировать микроэлементы растениями рода Allium L., что имеет большое значение при использовании данного растительного сырья в продуктах питания.

Интерес вызвало изучение антиокислительных свойств лука угловато го ( Allium angulosum L. ), выращенного в Прибайкалье, так как этот вопрос в литературе не освещен и является перспективным. Лук угловатый (Allium angulosum L. ) - травянистое растение семейства Луковые ( Alliaceae ), распространен в лесных и степных зонах Европы, Средней Азии, Сибири. Лук угловатый, как и все виды лука, пригоден для употребления в пищу, содержит в своем составе фитонциды, витамины, флавоноиды и другие биологически активные нутриенты, проявляющие антиоксидантную активность.

В последнее время проводят активные исследования химического состава, свойств, хозяйственно-биологических, декоративных качеств, возможности интродукции Allium angulosum L. [2, 3].

Также в настоящее время ученые большое внимание уделяют изучению антиоксидантного статуса человека и предлагают различные способы его коррекции. Одним из способов регулирования адаптационного уровня организма является доставка нутриентов, обладающих антиоксидантными свойствами.

Обзор литературы показал большое внимание исследователей к натуральному растительному сырью как источнику антиоксидантов. В растительном сырье основные соединения с антиоксидантными свойствами - это полифенолы (флавоноиды, антоцианы и т.д.). Исследования состава и свойств растительного сырья доказывают антиоксидантную активность растений в связи с наличием в их составе соединений полифенольной группы [4-13]. Большой интерес в этом плане представляет лук угловатый Allium angulosum L . как дикорастущее возобновляемое, малозатратное сырье. В работах [14-16] представлены результаты исследований влияния антиокислительного эффекта растений, содержащих антиоксиданты, по отношению к животным липидам, из которых следует, что использование растений способствует ингибированию процесса окисления жиров.

Таким образом, анализ доступной литературы показал, что представители рода Allium L. являются пищевыми и лекарственными растениями, привлекают внимание ученых как источник биологически активных нутриентов, однако не исследована антиоксидантная активность 27

Аllium angulosum L., произрастающего в Прибайкальском регионе. Цель работы – изучение влияния лука угловатого на показатели процесса окисления разных видов животного жира при хранении.

Материалы и методы исследования

Экспериментальные исследования проведены в лабораториях биохимии почв Института общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения РАН, Биотехнологического центра, кафедры «Технология мясных и консервированных продуктов» ВСГУТУ.

Объектами исследования служили образцы листьев и стеблей Allium angulosum L., дико произрастающего в районах Бурятии и Иркутской области и интродуцированного из Иркутской области в окультуренную почву пригорода г. Улан-Удэ, собранные в сезон 2018 г., а также образцы почв в местах произрастания исследуемых растений.

Образцы Allium angulosum L . из Бурятии были собраны вблизи с. Сосново-Озерское, с чернозема глееватого криотурбированного [18], образцы Allium angulosum L . из Иркутской области были отобраны на естественных лугах около с. Шертой, на черноземе типичном холодном [17]. Интродуцированные растения произрастали на окультуренной аллювиально-луговой почве. Почвенные образцы были отобраны с глубины 10-20 см.

Стебли и листья, собранные в фазе потребительской спелости, высушивали в сушильном шкафу при температуре 35-40°, упаковывали и хранили при температуре 5-6 ° С. Образцы почв высушивали, просеивали (сито диаметром 1 мм), растирали до пудры и навеску почвы исследовали на содержание углерода и азота.

На первом этапе изучали химический состав почв и образцов Allium angulosum L .

При проведении экспериментов было отобрано по три образца растительного сырья и почв в месте произрастания растений.

Опыт 1 - Allium angulosum L ., выращенный на черноземе типичном холодном.

Опыт 2 - Allium angulosum L ., выращенный на черноземе глееватом криотурбированном.

Опыт 3 - Allium angulosum L ., выращенный на окультуренной аллювиально-луговой почве.

Далее был отобран один опытный образец Allium angulosum L. с наиболее высокой пищевой ценностью и исследовано его влияние на показатели процесса окисления разного вида животного жира при хранении. Были подготовлены и измельчены говяжий, конский и свиной жиры, в опытные образцы внесены 0,2 % высушенного лука угловатого Allium angulosum L., контролем служил измельченный жир без экстракта . Жир был тщательно перемешан, помещен в закрытую емкость и отправлен на хранение при температуре 5-6 ° С на 5 сут. Каждые сутки отбирали пробу из центра образца и исследовали динамику перекисного числа жира при хранении в течение 120 ч.

В ходе проведения экспериментальных исследований были изучены следующие показатели.

Содержание углерода и азота в почве и растениях изучали с помощью элементного анализатора 1110 CHNS-О фирмы Perkin Elmer. Содержание сухих веществ - определением массы образца до и после высушивания в сушильном шкафу при температуре 155 ° С. Общее содержание минеральных веществ изучали методом сжигания при температуре 720-750 ° С [19]. Содержание белка определяли методом Лоури [20] при помощи спектрофотометра с применением реактива Фолина. Содержание фенольных соединений определяли спектрофотометрическим методом с использованием реактива Фолина - Чокальтеу. Суммарное содержание антиоксидантов (ССА) в водном экстракте Allium angulosum L. определяли амперометрическим методом на приборе «Цвет Яуза-01-АА» [21]. Перекисное число определяли титриметрическим методом (ГОСТ Р 51487–99). Статистическую обработку данных проводили с использованием Microsoft Excel.

Результаты исследования и их обсуждение

Лук угловатый является многолетним растением с линейными или угловатыми листьями сизовато-зеленого цвета, характеризуется луковицами узкими, как правило, менее одного сантиметра, покрытыми пленкой. Характерны цветки колокольчатой формы лилово-розового цвета, собранные в соцветия на конце стебля.

Для изучения влияния плодородия почвы на химический состав Allium angulosum L. было изучено содержание углерода и азота в почвенных и растительных образцах. На рисунках 1 и 2 представлены данные по изучению содержания углерода и азота в почве и образцах органов Allium angulosum L.

Варианты опыта

□ стебли □ листья □ почва

Рисунок 1 – Содержание углерода в исследуемых образцах

Варианты опыта

□ стебли □ листья □ почва

Рисунок 2 – Содержание азота в исследуемых образцах

Анализ углерода (С) и азота (N) в почвах (рис. 1, 2) показал, что окультуренная глубоко-промерзающая аллювиально-луговая почва в опыте 3 характеризуется более низким содержанием этих элементов, чем чернозем типичный холодный, верхняя граница мерзлоты которого залегает на глубине 2-2,5 м от дневной поверхности (опыт 1) и чернозем глееватый криотур-бированный с границей залегания мерзлоты 1,5-3,0 м, а местами - на глубине менее 1 м (опыт 2).

Исследование углерода и азота в изучаемых растениях в пределах вида, произрастающих на разных почвах, показало различное содержание C и N в них. В листьях и стеблях Allium angulosum L ., растущего на черноземе типичном холодном, их содержание выше (см. рис. 1, 2). При сравнении содержания углерода и азота в разных органах растений выявлено, что их содержание выше в стеблях, чем в листьях.

Выявлена корреляция количества углерода и азота в растениях от их содержания в почвах, что подтверждает высказывания о том, что химический состав растений во многом зависит от почвенного плодородия и ареала произрастания [23]. Так, в луке угловатом опыта 1 содержание углерода в стеблях выше по сравнению с его содержанием в опыте 2 на 3,4 %, в опыте 3 - на 7,7 %. Исследование листьев выявило, что содержание С выше в опыте 1 по сравнению с опытом 2 на 5,1 %, с опытом 3 – на 10,5 %.

Интерпретация полученных данных по содержанию азота в растительных образцах в зависимости от типа почвы выявила еще большую корреляцию: в стеблях опыта 1 содержание азота выше по сравнению с опытом 2 в 2,3 раза, с опытом 3 – в 2,44 раза. В листьях количество N в опыте 1 выше по сравнению с таковым в опыте 2 на 10,7 %, в опыте 3 – на 33,6 %. В ходе исследования выявлено, что листья Allium angulosum L . больше аккумулируют в своем составе азотсодержащих веществ.

Таким образом, почва опыта 1 (чернозем типичный холодный) наиболее плодородна в связи с более высоким содержанием углерода и азота.

Далее исследовали химический состав стеблей и листьев Allium angulosum L., представленный в таблице 1

Таблица 1 Химический состав растительных образцов лука угловатого

Содержание, %	Allium angulosum L., выращенный на черноземе типичном холодном (опыт 1)		Allium angulosum L., выращенный на черноземе глееватом криотурбированном (опыт 2)		Allium angulosum L., выращенный на окультуренной аллювиально-луговой почве (опыт 3)
	стебли	листья	стебли	листья	стебли	листья
Сухих веществ	12,44±0,06	11,64±0,11	11,77±0,13	10,74±0,05	10,95±0,13	10,05±0,08
Белковых  ве ществ	1,43±0,08	2,08±0,12	1,07±0,12	1,69±0,07	0,75±0,07	1,18±0,07
Минеральных веществ	1,37±0,12	1,94±0,07	1,34±0,07	1,88±0,08	1,29±0,07	1,86±0,09
Полифенолов	1,24±0,09	1,29±0,08	1,19±0,06	1,26±0,07	0,99±0,05	1,23±0,03

Содержание сухих веществ в исследуемых пробах стеблей и листьев Allium angulosum L ., произрастающих в различных условиях и разных типах почв, составляет 10-12 %. При сравнении содержания сухих веществ в образцах следует отметить его более высокое содержание как в стеблях, так и в листьях в опыте 1. В опыте 2 разница составила 5,4-7,7 %, в опыте 3 - 11,9 и 13,7 % по сравнению с 1 опытом соответственно. Выявлено, что во всех опытных образцах содержание сухих веществ выше в стеблях по сравнению с листьями на 6,4-8,7 %.

Анализ содержания белковых соединений в растительных образцах Allium angulosum L . показал, что листья содержат от 1,18 до 2,08 % белковых веществ, в стеблях их содержание ниже - 0,75-1,43.

Изучение антиоксидантных свойств различных образцов Allium angulosum L. основывалось на определении в них полифенольных соединений. Было выявлено, что гумусное состояние почвы влияет на их содержание в тканях лука угловатого. Так, содержание биологически активных веществ в стеблях растений, произрастающих на более плодородной почве (опыт 1) выше на 4 % по сравнению с опытом 2 и на 20,1 % по сравнению с опытом 3. В опыте 1 содержание полифенолов в листьях выше на 2,3 % по сравнению с опытом 2 и на 4,6 % - с опытом 3. Обнаружилось более высокое содержание полифенолов в листьях Allium angulosum L. по сравнению со стеблями: в опыте 1 - на 3,9 %, в опыте 2 – на 5,6 %, в опыте 3 – на 19,5 %.

Проведенный поиск и анализ доступной научной литературы по изучаемой теме показал, что представители рода Allium имеют в своем составе витамины (например бета-каротин, витамин С и др.), полифенольные соединения, такие как флавоноиды, антоцианы, и другие биологически активные вещества, обладающие пищевой ценностью и высокими антиоксидантными свойствами. На следующем этапе было исследовано содержание антиоксидантов в различных органах Allium angulosum L . (листьях и стеблях), выросшего в различных климатических условиях Прибайкальского региона (рис. 3).

Варианты опыта

□ стебли □ листья

Рисунок 3 – Содержание антиоксидантов в образцах Allium angulosum L.

Данные на рисунке 3 по суммарному содержанию антиоксидантов коррелируют с данными значений полифенолов, представленных в таблице 1. Если анализировать зависимость ССА в растительном сырье от плодородия почв, нужно отметить, что в опыте 1 как в стеблях, так и в листьях значение суммарного содержания антиоксидантов выше, чем в опыте 2 и опыте 3, можно предположить, что более плодородная почва опыта 1 (чернозем типичный холодный) обеспечивает аккумулирование большего количества биологически активных соединений, в том числе с антиоксидантными свойствами. При сравнении уровня ССА в стеблях и листьях выявлено, что в листьях значение исследуемого показателя выше, чем в стеблях на 56 % (см. рис. 3).

Наличие в составе лука угловатого Allium angulosum L . соединений с антиокисдантными свойствами будет оказывать влияние на окислительные процессы в жиросодержащей среде, в которую можно внести пищевую добавку «Лук угловатый». Для таких исследований были отобраны образцы высушенных листьев Allium angulosum L . опыта 1, которые имеют в своем составе наибольшее ССА. Они были тонко измельчены и внесены в состав разного вида животного жира – свиного, говяжьего, конского в количестве 0,2 %. Было исследовано значение перекисного числа при хранении жиров в течение 120 ч, в качестве контроля были выбраны образцы жира без введения лука (рис. 4, 5, 6).

-D- контроль -■- опыт

Рисунок 4 – Влияние высушенного Allium angulosum L . на изменение перекисного числа свиного жира

Данные, представленные на рисунке 4, позволяют констатировать тот факт, что введение в измельченный свиной жир высушенных листьев лука угловатого тормозит процесс накопления продуктов перекисного окисления липидов. Если в начальный период в контрольном и опытном образцах значение перекисного числа составило 0,005 ммоль (1/2О)/кг, то уже через 24 ч наблюдается активация окисления липидов под воздействием собственных соединений с окислительными способностями. В контроле перекисное число составило 0,0081 ммоль (1/2О)/кг, в опытном образце – 0,0054 ммоль (1/2)/кг. При дальнейшем хранении в течение 120 ч происходит накопление продуктов окисления липидов в контрольном образце свиного жира, в то время как процесс окисления в опытном образце жира, в который внесен лук угловатый, стабилизируется за счет наличия в составе лука угловатого соединений с антиоксидантными свойствами.

Далее был рассмотрен процесс окисления говяжьего жира при внесении в него лука угловатого (см. рис. 5).

Продолжительность хранения, ч контроль

Рисунок 5 – Влияние высушенного Allium angulosum L . на изменение перекисного числа говяжьего жира

Из данных рисунка 5 видно, что процесс окисления ускоряется как в контроле, так и в опыте в говяжьем жире по сравнению со свиным. Например, через 120 ч хранения абсолютное значение перекисного числа в опытном образце говяжьего жира выше по сравнению с опытным образцом свиного жира на 35 %. При этом, так же как и в свином жире, в говяжьем происходит снижение скорости окисления липидов в опытном образце, в который введен лук угловатый, по сравнению с контролем.

Далее был изучен процесс окисления конского жира (см. рис. 6).

контроль

Продолжительность хранения, ч

Рисунок 6 – Влияние высушенного Allium angulosum L . на изменение перекисного числа конского жира

Анализ данных рисунка 6 показал, что лук угловатый за счет содержания соединений, обдадающих антиоксидантными свойствами, способен тормозить процесс перекисного окисления липидов конского жира.

Определение динамики перекисного числа различных жиров при хранении показало, что конский жир более подвержен окислению по сравнению с говяжьим и тем более свиным жиром при одинаковых условиях хранения. Это связано с разным жирнокислотным составом данных жиров, что обеспечивает им различные физические, химические, теплофизические характеристики. В таблице 2 представлено содержание жирных кислот в разных видах животного жира, из которой следует, что в конском жире выше содержание ненасыщенных жирных кислот, что обусловливает более высокую скорость окислительных процессов в конском жире и более низкую - в свином.

Таблица 2

Содержание жирных кислот в разных видах животного жира

Жирные кислоты	Свиной жир	Говяжий жир	Конский жир
Насыщенные   жирные кислоты, %	49,5+1,2	48,3+1,5	46,8+0,9
Ненасыщенные  жирные кислоты, %	50,5+1,4	51,7+1,1	53,2+1,3
Итого, %	100	100	100

Данные таблицы 3 показали, что введение Allium angulosum L. в состав животного жира, несмотря на его жирнокислотный состав, тормозит процесс окисления и может способствовать удлинению сроков хранения жиров и мясопродуктов с их содержанием.

Выводы

Изучено влияние условий произрастания Allium angulosum L. на содержание углерода и азота в почвах и тканях листьев и стеблей лука угловатого. Выявлено, что чернозем типичный холодный с высоким содержанием углерода и азота обеспечивает более высокое содержание этих элементов в исследуемых растениях.

Содержание сухого вещества в частях Allium angulosum L. составляет от 10 до 12% и выше в стеблях, чем в листьях, на 7,7-13,7 %.

Выявлено, что содержание антиоксидантов в луке угловатом составляет 70-90 мг/%. Наибольшее ССА выявлено в луке угловатом, произрастающем на более плодородной почве

• - черноземе типичном холодном. Уровень содержания антиоксидантов в листьях выше примерно на 5,0-6,0 % по сравнению с их содержанием в стеблях.

Разные виды животного жира имеют различный жирнокислотный состав, что обусловливает разную скорость окислительных процессов. Несмотря на состав жиров, Allium angu-losum L. проявляет антиокислительные свойства по отношению ко всем изучаемым видам жира (свиной, говяжий, конский) и способствует торможению процессов перекисного окисления липидов животного жира.

Работа выполнена в рамках темы Госзадания № АААА-А 17-117011810038-7, Госзадания МОиН РФ №19.5486.2017/БЧ.