Защитные свойства компонентов нативного молока

Молоко содержит защитные компоненты, которые имеют важное физиологическое значение. Антимикробные вещества выполняют функции защиты организма новорожденного от различных патогенов, что особенно важно в период пассивного иммунитета [1, 2]. У взрослого человека защитные компоненты молока участвуют в поддержании постоянства микробного сообщества организма. Кроме того, антимикробные компоненты обеспечивают бактерицидную фазу молока, что имеет определенное технологическое значение. Изучение компонентов молока, проявляющих защитные свойства, необходимо для определения перспективных направлений в создании инновационных технологий функциональных продуктов [3,4].

Основная часть

В значительной мере защитные функции выполняет комплекс биологически активных сывороточных белков: иммуноглобулины, лактоферрин, лактопероксидаза, нуклеазы [1, 2].

Иммуноглобулины – белки, имеющие общие физико-химические свойства и выполняющие функции антител. Вместе с лактоферрином, лактопероксидазой и лизоцимом иммуноглобулины образуют антимикробную систему коровьего молока [1,5]. Они обеспечивают новорожденному иммунологическую защиту от микробных инфекций и представляют пассивный иммунитет до полного созревания собственной иммунной системы новорождённого [6, 7].

Иммуноглобулины не синтезируются в молочной железе, а переходят в молоко непосредственно из крови животных. Наиболее преобладающим иммуноглобулином в коровьем молоке является иммуноглобулин IgG, содержание которого в молозиве достигает 50–70% от общего содержания белков. В период лактации величина этого показателя находится в пределах 1,9–3,3% [2, 5, 7]. Защитное воздействие иммуноглобулинов проявляется в связывании их молекулами внедрившихся в организм человека чужеродных белков и антигенов. На N-терминальных половинах полипептидных цепей иммуноглобулинов имеются вариабельные зоны, к которым пристыковываются антигены. Агглютинация болезнетворных микроорганизмов к поверхности молекул иммуноглобулина ограничивает их подвижность, что приводит к подавлению их жизнедеятельности. Аналогичным образом, происходит обезвреживание патогенных токсинов и вирусов [5, 8, 9].

Лактоферрин вырабатывается и высвобождается эпителиальными клетками слизистой оболочки в большинство экзокринных жидкостей и, особенно, в молоко. Максимальное содержание лактоферрина отмечается в молозиве и составляет 5мг/л, но, быстро снижается в процессе лактации и составляет около 0,1 мг/мл.

Лактоферрин – связывающий железо гликопротеин с полифункциональными свойствами, в том числе бактериоститическими и бактерицидными. Антимикробная активность лактоферрина обусловлена двумя различными механизмами.

Первый механизм антимикробной активности лактоферрина обусловлен его функцией поглощения железа в кишечнике. Связывая железо, лактоферрин уменьшает доступность свободного железа, необходимого железозависимым патогенам и, тем самым, ингибирует их рост [8, 12, 13]. Кроме того, лактоферрин, при этом, моделирует кишечный микробиом, подавляя рост железозависимых патогенов и,

Второй механизм антимикробной активности лактоферрина заключается в прямом взаимодействии лактоферрина с клеточной стенкой бактерий. Лактоферрин связывается с липидной частью на поверхности бактериальных клеток, и вызывает, тем самым, изменение ее проницаемости и высвобожденние липополисахарида из бактериальной мембраны. Дестабилизация клеточной мембраны сопровождается лизисом бактериальных клеток [5, 10, 14].

Являясь ключевым фактором врождённого иммунитета млекопитающих, этот белок входит в 1-ю линию защиты организма против патогенных микроорганизмов, включая бактерии, вирусы, грибы, простейшие. Лактоферрин, также, ингибируют стрептококи, холерный вибрион, вирус простого герпеса 1 и 2, синцитиальных вирус, ВИЧ [15].

Лактоферрин обладает способностью соединяться со многими типами клеток, включая макрофаги, моноциты, активированные лимфоциты, которые являются ключевыми компонентами в реакции иммунной системы человека [16]. Отмечена стимуляция лактоферрином природных клеток-киллеров как in vitro, так и in vivo [17]. Выявлен ряд ингибирующих влияний лактоферрина на различные звенья иммунных и воспалительных реакций [18, 19]. При этом ингибирующее действие находится в обратной зависимости от степени насыщенности его железом.

Под действием кислой протеазы на лактоферрин происходит отщепление от его молекулы лактоферрицина, расположенного в N-концевой области. Лактоферрицин является биологически активным пептидом и проявляет более высокую антимикробную активностью, чем интактный лактоферрин [10, 11].

Лактопероксидаза – это врожденный иммунный фактор, который синтезируется и высвобождается из клеток альвеолярного эпителия и нейтрофилы. Среднее содержание лактопероксидазы в молоке коров составляет 30мг/л [20].

Лактопероксидаза – один из наиболее активных антимикробных ферментов молозива [20, 21]. Он катализирует инактивацию микроорганизмов в лактопероксидазных системах, т. е. в присутствии двух ко-ферментов: перекиси водорода и ионов галогенов или псевдогалогенов [21, 22]. Лактопероксидаза катализирует перекисное окисление тиоцианата и некоторых галогенидов с образованием компонентов, которые вступают в реакцию с микробными сульфгидрильными группами и ингибируют

Добриян Е.И. и др. Вестник ВГУИТ, 2020, Т. 82, №. 2, С. 83-87 различные клеточные функции микроорганизмов [23, 24]. Лактопероксидаза катализирует инактивацию широкого спектра микроорганизмов, что способствует профилактике кишечных инфекций у новорожденных [25].

По химической природе лактопероксидаза представляет собой гликопротеин, содержащий гемовую группу (c Fe3+) [21].

Лизоцим – относится к неспецифическим антимикробным факторам молока и отличается широтой антибактериального действия. Он стимулирует естественную устойчивость животного организма к инфекциям. Максимальное содержание в молоке коров достигает 2,6 мкг/мл, при среднем содержании его 0,13 мкг/мл [8].

Лизоцим вызывает гибель бактерий вследствие гидролитического расщепления гликозидных связей между N-ацетилглюкоза-мином и N-ацетилмураминовой кислотой в оболочках бактериальных клеток [26]. Характер воздействия лизоцима на различные штаммы бактерий различен. Наиболее чувствительны к нему грамположительные бактерии, имеющие простое строение клеточной оболочки с высоким содержанием пептидгликана.

Стафилококки и другие виды бактерий более устойчивы к лизоциму. Грамотрицатель-ные бактерии характеризуются более низким содержанием пептидгликана в клеточных оболочках [8, 26]. Эти виды бактерий защищены внешней клеточной оболочкой, состоящей из липополисахаридов, которая препятствует попаданию лизоцима в субстрат клеток. При нарушении целостности этого защитного барьера у грамотрицательных бактерий, повышается чувствительность их лизоциму [26].

Ксантиноксидаза (ксантиноксиредуктаза) – фермент, проявляющий антимикробные свойства [1, 28]. Представляет собой сложный молибдофлавофермент, который встречается в качестве основного белкового компонента оболочек жировых шариков [29, 30]. Общее содержание её в молоке составляет от 3,5 до 16 мг/%. Фермент обладает широкой субстратной специфичностью и способен восстанавливать кислород с образованием активных форм кислорода, супероксида и пероксида водорода в присутствии гипоксантина или ксантина [31, 32]. Добавление к коровьему молоку гипоксантина (0–400 мкм) ингибирует несколько грамотрицательных грам-положительных бактериальных патогенов.

Низин относится к классу бактериоцинов, известных как лантибиотики. Бактериоцины – антимикробные пептиды, вырабатываемые молочнокислыми бактериями, которые присутствуют в молоке (Lactococcus, Lactobacillus, Enterococcus) [32]. Бактериоцины проявляют противомикробную активность против грамполо-жительных бактерий. Многие молочнокислые бактерии способны продуцировать бактериоцины. Но, концентрация их в охлажденном молоке не достигает значимых уровней, так как охлаждение молока препятствует развитию микроорганизмов и, следовательно, накоплению бактериоцинов [32].

Олигосахариды – конкурентно связываются с патогенами и предотвращают адгезию патогенов на кишечном эпителии. Уровни олигосахаридов в коровьем молоке не значительные. Наибольшая концентрация обнаруживается в молозиве [32].

Липидные фрагменты (фосфатидилэта-ноламин, фосфатидилхолин, сфингомиелин) – продукты гидролиза жирных кислот с длиной цепи от 8 до 12 атомов углерода. Проявляют противовирусные и антибактериальные свойства, особенно в отношении грамположитель-ных бактерий [32].

Белковые фрагменты, пептиды, получаемые из α- и β – казеинов в процессе протеолиза, также, могут проявлять антимикробные свойства [32].

Заключение

Изучение свойств защитных компонентов нативного молока, обладающих выраженными антимикробными свойствами, предопределяет необходимость поиска инновационных методов теплофизического воздействия на молоко, с целью максимального сохранения его нативных свойств, а также, формирует теоретическую основу для моделирования биотехнологических процессов при разработке инновационных технологий функциональных продуктов.