Оценка адсорбции витаминов и микроэлементов клеточной стенкой дрожжей Saccharomyces cerevisiae

ТЕХНОЛОГИЯ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

УДК 619:636.087.6:615.9

Р. А. Ахмадышин, А. В. Канарский, З. А. Канарская ОЦЕНКА АДСОРБЦИИ ВИТАМИНОВ И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ КЛЕТОЧНОЙ СТЕНКОЙ ДРОЖЖЕЙ SACCHAROMYCES CEREVISIAE

В условиях in vitro определены адсорбционные свойства клеточной стенки дрожжей Saccharomyces cerevisiae и активированного угля по отношению к витаминам и микроэлементам. Установлена незначительная адсорбция витаминов и микроэлементов клеточной стенкой дрожжей Saccharomyces cerevisiae в сравнении с активированным углем.

Известно, что клеточная стенка дрожжей обладает адсорбцией к различным токсикантам [1, 2]. Мы рассматриваем возможность применения клеточной стенки дрожжей Saccharomyces cerevisiae в качестве энтеросорбента, важной характеристикой которого является селективность, поскольку неселективные энтеросорбенты, удаляя из химуса часть полезных веществ, могут приводить к осложнениям, особенно при длительном применении [3, С.11]. Поэтому оценка адсорбционных свойств клеточных стенок дрожжей S. cere-visiae к витаминам и микроэлементам является актуальной задачей.

Целью данной работы является оценка адсорбции витаминов и микроэлементов клеточной стенкой дрожжей S. cerevisiae в сравнении с активированным углем в условиях in vitro.

Материалы и методы исследований. Клеточную стенку получали из биомассы дрожжей S. cerevisiae протеолизом ферментным препаратом Protex 6L (изготовитель Genencor International, США), содержащий щелочную сериновую протеазу субтилизин (К.Ф. 3.4.21.62). Выход клеточной стенки составил 19,95±0,75%, содержание белка в клеточной стенке (определялся методом Барнштейна) - 10,80%. Удельная поверхность клеточной стенки, определенная по методу БЭТ (Брунауэра-Эмметта-Теллера), - 0,0832 м2/г.

Для проведения адсорбции использовались стандартные образцы витаминов производителей: AppliChem GmbH, Германия, и Merck KGaA, Германия, сульфаты (меди, железа, кобальта, цинка, марганца), йодид калия.

Оценку адсорбции витаминов и микроэлементов клеточной стенкой дрожжей S. cerevisiae проводили в сравнении с активированным углем медицинского назначения (производитель ОАО «Уралбиофарм», г. Екатеринбург). Удельная поверхность активированного угля, определенная по методу БЭТ (Брунауэра-Эмметта-Теллера), - 52,274 м2/г.

Адсорбцию витаминов и микроэлементов проводили в 500 мл раствора при рН 5,5 в течение 60 минут, при содержании адсорбента 3,6 г (концентрация адсорбента взята из расчета введения в рацион 1 кг адсорбента на 1 тонну корма). Жирорастворимые витамины были эмульгированы в раствор этиловым спиртом.

Количественный анализ витаминов проводили по ГОСТ [4, 5]:

холинхлорид - с применением спектрофотометра Perkin Elmer lambda 35;

витамины А, Дз, Е, В1-В5 - с применением высокоэффективного жидкостного хроматографа Perkin Elmer series 200.

Количественный анализ микроэлементов проводили по ГОСТ [6, 7]: йод - c применением спектрофотометра Perkin Elmer lambda 35; марганец, железо, медь, цинк, кобальт - с применением атомно-абсорбционного спектрофотометра Perkin Elmer analyst 200.

Результаты исследований и их обсуждение. Выбор экспериментального содержания витаминов и микроэлементов в растворе основывался на разовой потребности свиней на откорме, массой 60 кг (данная группа животных представляет наибольший риск заболевания микотоксикозами) при применении трехразового кормления. Результаты адсорбции витаминов и микроэлементов дрожжевой клеточной стенкой и активированным углем представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 - Адсорбция витаминов дрожжевой клеточной стенкой и активированным углем

Витамины *Содержание витаминов в 500 мл раствора, мг Содержание адсорбента в 500 мл раствора, г Адсорбция витаминов дрожжевой клеточной стенкой,% Адсорбция витаминов активированным углем, %

Витамин Е 22,33 10,45 77,39

Витамин В 2 2,27 10,87 99,96

Витамин Вз (пантотенат кальция) 10,7 3,6 20,56 28,26

Витамин В 4 766,7 34,79 57,19

Витамин В5 (никотиновая кислота) 44 0 42,61

* Содержание витаминов А (0,8 мг), Б3 (5,58 мкг), В1 (1,77 мг), В12 (17,3 мкг) в растворе ниже достоверной чувствительности хроматографа

По результатам экспериментов, приведенные в таблице 1, можно сделать вывод, что активированный уголь в большей степени, чем дрожжевая клеточная стенка, адсорбирует все витамины, и наиболее - витамины В2 и Е. Поэтому есть вероятность возникновения витаминной недостаточности при применении активированного угля в качестве энтеросорбента для профилактики микотоксикозов.

Следует отметить и незначительную адсорбцию микроэлементов клеточной стенкой дрожжей cerevisiae, что также является положительной характеристикой клеточной стенки. При этом, как было показано ранее, клеточная стенка обладает уникальными адсорбционными свойствами к микотоксинам, сопоставимыми с адсорбционными свойствами активированного угля.

Таблица 2 - Адсорбция микроэлементов дрожжевой клеточной стенкой и активированным углем

Микроэле- менты *Концентрация микроэлементов в растворе до адсорбции, мг/мл Концентрация микроэлементов в растворе после адсорбции активированным углем, мг/мл Ад- сорб- ция, % Концентрация микроэлементов в растворе после адсорбции дрожжевой клеточной стенкой, мг/мл Ад- сорб- ция, %

Кобальт 2,68 2,65 1,12 2,56 4,48

Медь 28,30 15,90 43,82 20,80 26,50

Цинк 106,00 95,00 10,38 100,00 5,66

Марганец 56,00 50,00 10,71 49,50 11,61

Железо 123,50 18,00 85,43 72,00 41,7

Йод 0,29 0,25 13,79 0,24 17,24

На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:

1. Клеточная стенка дрожжей 5 cerevisiae в сравнении с активированным углем обладает незначительной адсорбцией витаминов.

2. Оба адсорбента незначительно адсорбируют микроэлементы. Исключение составляют железо и медь, активированный уголь приводит к заметному снижению концентрации данных микроэлементов в растворе.

3. При кормлении сельскохозяйственных животных и птиц следует учитывать потери витаминов и микроэлементов в результате их адсорбции адсорбентами.

Литература

1. Ахмадышин Р.А., Канарский А.В., Канарская З.А. и др. Оценка адсорбции микотоксинов клеточной стенкой дрожжей Saccharomyces cerevisiae // Материалы Четвертого Московского межд. конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 12-16 марта, 2007 г.). М.: ЗАО «Экспо-биохим-технологии», РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. С. 251.

2. Ахмадышин Р.А., Канарский А.В., Канарская З.А. и др. Сорбционные свойства клеточных стенок дрожжей // Научные основы обеспечения защиты животных от экотоксикантов, радионуклидов и возбудителей опасных инфекционных заболеваний. Материалы межд. симпозиума, 28-30 ноября 2005, Казань: ФГУ «ФЦТРБ», 2005. Часть I. - С.49-53.

3. Энтеросорбция / Под ред. Н. А. Белякова. Л., 1991. 336 с.

4. ГОСТ Р 50928-96 Премиксы. Методы определения витаминов А, Б, Е.

5. ГОСТ Р 50929-96 Премиксы. Методы определения витаминов группы В.

6. ГОСТ 28458 - 90 Корма растительные. Метод определения йода.

7. ГОСТ Р 51637-2000 Премиксы. Методы определения массовой доли микроэлементов (марганца, железа, меди, цинка, кобальта).

© Р. А. Ахмадышин - асп. каф. пищевой биотехнологии КГТУ; А. В. Канарский - д-р техн. наук, проф. той же кафедры; З. А. Канарская - канд. техн. наук, доц. той же кафедры.