Жирные кислоты, продуцируемые рисовым грибом при получении безалкогольных напитков брожения

УДК 663.479

Жирные кислоты, продуцируемые рисовым грибом при получении безалкогольных напитков брожения

Е. А. Цед, канд. техн. наук, доцент; З. В. Василенко, д-р техн. наук, профессор;

Л. М. Королёва, канд. техн. наук, доцент; С. В. Волкова, канд. техн. наук

Могилевский государственный университет

продовольствия, г. Могилев, Республика Беларусь

Н. К. Коваленко, д-р биол. наук, профессор, член-корр. НАН Украины

Институт микробиологии и вирусологии им. Заболотного НАН Украины,

г. Киев, Республика Украина

В. М. Климашевский, канд. биол. наук;

В. С. Асмолкова, д-р биол. наук, профессор, член-корр. НАН Украины Институт биохимии им. Полладина НАН Украины

Ключевые слова: жирные кислоты; безалкогольные напитки брожения; рисовый гриб. Keywords: fatty acid; rice mushroom; soft drinks fermentation.

Безалкогольные напитки брожения рассматриваются многими учеными как специальные восстановительные продукты, предназначенные для нормализации различных нарушений статуса питания человека. Они получаются путем сбраживания естественного растительного сырья специально подобранными видами микроорганизмов, метаболиты которых обусловливают формирование органо-лептических, физико-химических свойств напитков и их биологическую ценность [1].

В круг наших научных интересов входит естественная полисимбио-тическая культура микроорганизмов, известная под названием рисовый гриб, используемая в качестве сбраживающего компонента при получении безалкогольных напитков брожения.

Ранее нами было показано, что рисовый гриб в ходе своей жизнедеятельности способен продуцировать широкий спектр метаболитов — аминокислот, ферментов, витаминов, летучих ароматических веществ, низкомолекулярных кар-боновых кислот (лимонная, винная, янтарная и т. д.) [2, 3]. Цель настоящей работы — исследование способности рисового гриба продуцировать высокомолекуляр-

ные жирные кислоты, имеющие важное метаболическое значение в организме человека.

Состав высокомолекулярных жирных кислот и их динамику изменения в зависимости от продолжительности культивирования рисового гриба определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Метиловые эфи-ры жирных кислот анализировали на газожидкостном хроматографе HRGC 5300 (Италия) [4, 5]. Идентификацию индивидуальных жирных кислот проводили с помощью стандартов фирм Sigma, Serva. Содержание индивидуальных жирных кислот выражали в процентах от общей суммы.

Полученные данные свидетельствуют, что сброженные рисовым грибом питательные субстраты содержат все известные классификационные группы жирных кислот: насыщенные кислоты с короткой цепью углеродных атомов (С4-С6) — валерьяновая, капроновая, энанто-вая; жирные насыщенные средней цепи (С8-С12) — каприловая, пелар-гоновая, каприновая, ундециловая, лауриновая, изолауриновая (С12), лауроолеиновая (С123), тридекано-вая (С13); насыщенные и ненасыщенные кислоты с длинной цепью (С14-С18) — миристиновая (С14),

изомиристиновая (С14), миристоо-леиновая (С141),пентадекановая (С15), пентадеценовая (С151), пальмитиновая (С16), пальмитолеиновая (С161), гексадекадиеновая (С16:2), маргариновая (С17), гептадеценовая (С171), стеариновая (С18), олеиновая (С18), линолевая (С182), линолено-вая (С18 3), арахиновая (С20), гондо-вая (С201), эйкозадиеновая (С20 2), эйкозатриеновая (С20 3), арахидоно-вая (С20 4), генейкозановая (С), бе-геновая (С22), эруковая (С221), три-козановая (С23), лигноцериновая (С24), нервоновая (С241). Однако 21 вещество жирного ряда идентифицировать не удалось. Содержание жирных органических кислот в питательной среде, сброженной рисовым грибом Огуэатусвз1пй1с1 РГЦ, представлено в таблице.

В сброженном рисовым грибом субстрате содержатся как классические жирные кислоты с четным числом углеродных атомов, так и редко встречаемые формы жирных кислот с нечетным числом атомов углерода (валерьяновая, энанто-вая, пеларгоновая, тридекановая, пентадекановая, гептадеценовая, маргариновая, генейкозановая, трикозановая); обнаружены также две изокислоты — изолауриновая и изомиристиновая. На долю ненасыщенных жирных кислот приходится 42 % от всего идентифицированного спектра изучаемых веществ.

Нами была изучена динамика содержания насыщенных и ненасыщенных жирных кислот при пя-тисуточном культивировании рисового гриба (рис. 1).

Максимальное содержание насыщенных жирных кислот отмечали на вторые сутки брожения. Затем их концентрация резко снижалась к третьим суткам ферментации, несколько возрастала к четвертым и опять уменьшалась к окончанию процесса брожения. Динамика изменения ненасыщенных жирных кислот была прямо противоположной и представляла собой «зеркальное отражение» динамики изменения насыщенных жирных кислот. Это, вероятно, связано с особенностью метаболических процессов микроорганизмов различных таксономических групп, входящих в состав микрофлоры рисового гриба.

В литературе имеются сведения, что жирные кислоты с короткой и

44 ПИВО и НАПИТКИ 3 • 2012

Органическая кислота Длина С-цепи:количество двойных связей Содержание жирных кислот, % от общей суммы

Валерьяновая С5 0,74755

Капроновая С6 1,76646

Каприловая С8 5,79376

Энантовая С7 0,17173

Пеларгоновая С9 0,66786

Каприновая С10 3,40937

Ундециловая С11 0,37421

Изолауриновая С12 1,24089

Лауриновая С12 4,83774

Лауроолеиновая С12:3 0,56646

Тридекановая С13 1,03189

Миристиновая С14 2,90199

Изомиристиновая С14 0,64699

Миристоолеиновая С14:1 1,23397

Пентадекановая С15 1,14789

Пентадеценовая С15:1 5,87433

Пальмитиновая С16 9,51776

Пальмитолеиновая С16:1 3,7855

Гексадекадиеновая С16:2 0,52060

Маргариновая С17 1,19018

Гептадеценовая С17:1 1,19745

Стеариновая С18 3,77761

Олеиновая С18:1 6,05272

Линолевая С 18:2 2,20187

Линоленовая С18:3 2,05115

Арахиновая С20 1,07883

Гондовая С 20:1 5,66602

Эйкозадиеновая С 20:2 1,34483

Генейкозановая С21 0,12893

Эйкозатриеновая С 20:3 0,57761

Арахидоновая С 20:4 15,73198

Бегеновая С22 2,20646

Эруковая С 22:1 0,65873

Трикозановая С23 1,27038

Лигноцериновая С24 1,41323

Нервоновая С24:1 0,66052

60 50 -40 -

^

30 -

^

£ 20 -10 -

0

1

37,87

и-1-1

2 3 4

Продолжительность культивирования, сут ННЖК НЖК

Рис. 1. Динамика содержания насыщенных (НЖК) и ненасыщенных жирных кислот

(ННЖК) в зависимости от продолжительности культивирования рисового гриба

длинной цепочкой, особенно лау-риновая, обладают противомикроб-ными свойствами. По-видимому, это в какой-то степени объясняет выявленную нами ранее антагонистическую активность настоя рисового гриба по отношению к ряду патогенных и условно-патогенных микроорганизмов [6].

Известно, что для организма человека наибольшее значение имеют ненасыщенные (ННЖК) жирные кислоты, которые подразделяют на мононенасыщенные (МНЖК) и полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК). Динамика указанных жирных кислот представлена на рис. 2.

Динамика изменения исследуемых жирных кислот имела одинаковую направленность в течение начального периода культивирования рисового гриба, характеризующуюся увеличением их концентрации к третьим суткам ферментации. Затем содержание МНЖК продолжало плавно увеличиваться, а количество ПНЖК снижалось к четвертым суткам брожения, а затем несколько возрастало к пятым суткам культивирования. Вероятно, это связано с большей реакционной способностью полиненасыщенных жирных кислот, имеющих в своем составе две и более двойных связей.

Особую ценность представляет способность рисового гриба синтезировать незаменимые, или эс-сенциальные полиненасыщенные жирные кислоты (НЗЖК), которые не синтезируются в организме человека и потому должны поступать вместе с пищей. К таким НЗЖК в первую очередь относят линолевую (С182) и линоленовую (С183) кислоты, которые являются предшественниками двух семейств длинноцепочечных ПНЖК — омега-3 и омега-6. Известно, что организм человека способен преобразовывать представителей одного семейства в другое, но не способен синтезировать оба класса из более простых веществ [7]. Омега-3 и омега-6 жирные кислоты служат строительным материалом для синтеза эйкозаноидов — веществ, выполняющих важнейшие регуля-торные функции в организме человека. Они участвуют в снижении кровяного давления, регуляции теплообмена, расширении просве-

5

3 • 2012

ПИВО и НАПИТКИ 45

15

22,88

16,36

П-1-Г"

2 3 4

Продолжительность культивирования, сут

_ ПНЖК — МНЖК

28,32

25-г

20-

: 15-

Ц10-

5-

18,97

14,72_

1 2 3 4 5

Продолжительность культивирования, сут

Рис. 4. Динамика содержания витамина F в напитке при культивировании рисового гриба

30

10

0

5

0

1

5

Рис. 2. Динамика содержания мононенасыщенных

и полиненасыщенных (ПНЖК) жирных кислот в зависимости от продолжительности культивирования рисового гриб

Рис. 3. Динамика содержания незаменимых жирных кислот

и арахидоновой кислоты в напитке при культивировании рисового гриба

та бронхов, увеличивают чувствительность нервных волокон, стимулируют выработку гормоноподоб-ных веществ — простагландинов, которые, в свою очередь, являются защитными средствами организма в борьбе с преждевременным старением, болезнями сердца, раком, аллергиями, астмой, аутоиммунными заболеваниями и т. д. [8, 9].

В сброженном рисовым грибом питательном субстрате превалирует арахидоновая кислота, от-

носящаяся к группе омега-6. Ей принадлежит важная роль в регуляции активности ряда ферментов, например гуанилатциклазы, проте-инкиназы С, синтезе простаглан-дина А, функционировании нервной системы [10]. Таким образом, напиток на основе рисового гриба характеризуется высоким коэффициентом эффективности метабо-лизации эссенциальных жирных кислот (КЭМ = 0,62), отражающим количество арахидоновой кислоты

как главного представителя ПНЖК к сумме других ненасыщенных кислот. Данный показатель оценки качества липидных компонентов пищевых рационов широко используется при профилактике и лечении ряда заболеваний, включая ожирение, сердечно-сосудистые и другие патологии [11]. Содержание НЗЖК и арахидоновой кислоты представлено на рис. 3.

Как следует из данных рис. 3, суммарное содержание незаменимых жирных кислот (линоленовой и линолевой) характеризовалось снижением их концентрации к третьим суткам ферментации и возрастанием к четвертым-пятым суткам брожения. Это, вероятно, связано с участием их в синтезе арахидоновой кислоты, концентрация которой возрастала именно на третьи сутки ферментации.

Арахидоновая, линолевая и ли-ноленовая кислоты — составные компоненты жирорастворимого витамина F, принимающего значительное участие в биологических процессах живого организма. В организме человека витамин F необходим для синтеза жиров, метаболизма холестерина, укрепления стенок кровеносных сосудов, повышения их эластичности и снижения проницаемости; он стимулирует репродуктивную функцию и процессы лактации, оказывает антисклеротическое действие [11]. Содержание витамина F в зависимости от продолжительности культивирования рисового гриба представлено на рис. 4.

46 ПИВО и НАПИТКИ 3 • 2012

Концентрация витамина F в зависимости от суток культивирования варьировала от 12,5 до 19,98%. Причем максимальное содержание данного витамина отмечалось на третьи сутки ферментации, т. е. к тому времени, когда напиток приобретал наиболее слаженные органо-лептические и физико-химические свойства [12].

Основной источник витамина Р — натуральные нерафинированные масла, рыбий жир, про-рощенные зерна, орехи, поэтому обнаруженная нами способность полисимбиотической биокультуры синтезировать полиненасыщенные жирные кислоты ПНЖК, входящие в состав витамина Р, подчеркивает биологическую ценность безалкогольного напитка брожения, полученного с использованием рисового гриба.

Таким образом, установлено, что рисовый гриб в процессе своей жизнедеятельности синтезирует целый спектр жирных кислот — насыщенных, моно- и полиненасыщенных жирных кислот, а также незаменимых жирных кислот для организма человека (линолевой, линоленовой кислот), которые вместе с арахидоновой кислотой входят в состав витамина Р, играющего большую роль в организме человека.

ЛИТЕРАТУРА

1. Макаров, П. П. Напитки для рационального питания населения /П. П. Макаров, Г. П. Бурмистров, Г. П. Мулина // Пиво и напитки. — 2001. — № 5. — С. 12-13.

2. Королева, Л. М. Рисовый гриб как продуцент биологически ценных веществ при получении натуральных безалкогольных напитков брожения / Л. М. Королева [и др.] // Пиво и напитки. — 2010. — № 4. — С. 12-13.

3. Цед, Е. А. Исследование динамики образования летучих ароматических веществ в питательной среде при культивировании рисового гриба О^ашусеБтШм РГЦ/Е. А. Цед [и др.] // Пищевая промышленность: наука и технологии. — 2010. — № 4. — С. 75-80.

4. Bligh, E. Y. A rapid method of total lipid extraction and purification /E. Y. Bligh // Can. J. Biochem. Physiol. — 1959. — № 37. — P. 911-917.

5. Palmer, F. B. The extraction of acidic phospholipids in organic solvent mixtures

containing water/F. B. Palmer // Biochim. Biophys.Acta. — 1971. — 231 (1). -P. 134-144.

6. Цед, Е. А. Изучение антибиотических свойств безалкогольного напитка брожения, полученного на основе рисового гриба/Е. А. Цед [и др.] // Пиво и напитки. — 2011. — № 6.

7. Использование полиненасыщенных жирных кислот в питании здоровых детей / И. Я. Конь [и др.] // Лечащий врач. — 2006. — № 1. — С. 32-37.

8. Crawford, M. Role of plant-derived Omega-3 fatty acids in human nutrition/M. Crawford, Visioli F. et al.// Ann. Nutr. Metab. — 2000.

9. Polyunsaturated fatty acids in the food chain in the United States/ P. M. Kris-Etherton // Am. J. ClinNutr. — 2000. — № 71 (1 Suppl). — P. 179-188.

10. Harris, W. Omega-6 and omega-3 fatty acids: partners in prevention / W. Harris // Curr Opin Clin Nutr Metab Care. — 2010. — № 13 (2). — P. 125-129.

11. Рогов, И. А. Химия пищи / И. А. Рогов, Л. В. Антипова, Н. И. Дунченко. — М.: КолосС, 2007. — 841 с.

12. Цед, Е.А. Новый ферментированный безалкогольный напиток на основе рисового гриба Oryzamycesindici РГЦ/Е. А. Цед, Л. М. Королева // Пиво и напитки. — 2007. — № 2. — С. 48-50.