Ионный состав биомассы гриба – продуцента ферментов для пищевой промышленности

Материалы XVII Всероссийского конгресса с международным участием «Фундаментальные и прикладные аспекты нутрициологии и диетологии. Лечебное, профилактическое и спортивное питание»

Петров Н.А., Зорин С.Н., Хромченкова Е.П., Воробьева В.М., Мазо В.К.

ПОЛУЧЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПИЩЕВОГО ИНГРЕДИЕНТА НА ОСНОВЕ ЭКСТРАКТА ЛИСТЬЕВ ЧЕРНИКИ И ГРЕЧНЕВОЙ МУКИ

ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва

Актуальность. Перспективность применения растительных полифенолов (ПФ) при нарушениях углеводного и/или липидного обмена подтверждается результатами многочисленных опытов на лабораторных животных с индуцированными или генетически обусловленными диабетическими проявлениями и клиническими исследованиями. Использование ПФ пищи для профилактических целей лимитируется их низкой биодоступностью. В условиях производства вопрос микробиологической безопасности полифенольных экстрактов чаще всего решается путем пастеризации при 65-75 оС, что может привести к разрушению значительной части ПФ. Это обстоятельство определяет актуальность разработки технологических подходов, направленных на получение функциональных пищевых ингредиентов (ФПИ) с возможно более высоким содержанием ПФ.

Цель данной работы - оптимизация условий целенаправленного извлечения и концентрирования ПФ сорбцией их из водного раствора экстракта листьев черники (ЭЛЧ) на муке коричневой гречки (МКГ), а также получение в препаративных количествах ФПИ с высоким содержанием ПФ.

Материал и методы. Опытный образец МКГ получен измельчением промышленной партии пищевой муки (ООО «Хлебзернопродукт», Таганрог) с использованием ножевой мельницы при 8000 об./мин в течение 10 мин. Средний размер частиц исходного образца МКГ составил 181,6±5,1 мкм, средний размер частиц МКГ, прошедшей измельчение, - 134,9±3,9 мкм. Массовая доля белка в образце: 9,7%, углеводов - 70,0%, золы - 1,6%; влажность -5,5%. ЭЛЧ предоставлен ООО «ХАРМС» (Россия). Общее содержание ПФ - 95,5±1,1 мг-экв. г.к./г. Концентрацию общих ПФ в образцах определяли спектрофотометрически по методу Фолина-Чокальтеу. Гранулометрические параметры опытного образца МКГ и ФПИ, определяли методом электронно-сканирующей микроскопии. Оптимальные условия сорбции ПФ на МКГ определены путем варьирования значений рН (2,0-7,0) и температуры (25-50 оС) инкубационной смеси, концентрации раствора ЭЛЧ (0,5-2%), времени сорбции (15-90 мин).

Для устранения потенциальной опасности микробиологической контаминации ФПИ были опробованы 2 режима пастеризации: при +65 °С (90 мин) и +75 °С (45 мин) в суховоздушном шкафу. В образцах, прошедших пастеризацию, и исходном ФПИ определяли ПФ методом ВЭЖХ на обращенной фазе (диодно-матричный и масс-спектрометричес-кий детекторы) и оценивали спектр хроматографических пиков, получаемых при спиртовой экстракции ПФ из ФПИ.

Результаты и обсуждение. С повышением рН от 2,0 до 7,0 имело место снижение средних значений сорбции ПФ ЭЛЧ от 11,7±0,8 до 3,5±0,4 мг-экв. г.к./г муки. Изменение температуры инкубации в интервале 25-50 оС не оказало существенного влияния на сорбцию ПФ. При повышении концентрации ПФ ЭЛЧ в интервале 0,5-2,0% наблюдается увеличение сорбции от 12,1±0,8 до 26,0±1,6 мг-экв. г.к./г муки. При дальнейшем повышении концентрации ЭЛЧ имело место гелеобразование, препятствующее корректной оценке процесса сорбции. При увеличении продолжительности инкубации с 30 до 60 мин сорбция ПФ возросла от 10,44±0,40 до 13,07±0,26 мг мг-экв. г.к./г муки. Дальнейшее увеличение времени инкубации не приводило к достоверному повышению сорбции.

В препаративных количествах ФПИ получали инкубацией 10% осветленного центрифугированием водного раствора ЭЛЧ и МКГ в течение 30 мин в соотношении (по сухим веществам) 1:1 при рН 3,6. Полученный ФПИ отделяли от водной фазы центрифугированием, промывали водой и лиофильно высушивали. В конечном сухом ФПИ содержание ПФ составило 34,8±0,8 мг-экв. г.к./г муки.

Результаты хроматографического анализа и количественного определения ПФ в спиртовых экстрактах, полученных десорбцией ПФ из исходного ФПИ и образца ФПИ, прошедшего пастеризацию, свидетельствовали о том, что тепловая обработка при 75 °С приводила к потере 12,9% ПФ в составе ФПИ, а при 65 °С деструкции ПФ в составе ФПИ не происходило.

Заключение. Установлены оптимальные условия сорбции ПФ ЭЛЧ на МКГ: рН инкубационной смеси 3,6, концентрация раствора ЭЛЧ 2,0%, инкубация в течение 45 мин при 25 оС. Проведенные исследования позволили получить ФПИ для клинических испытаний с высоким содержанием ПФ.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №14-36-00041) Римарева Л.В.1, Серба Е.В.2, Шелехова Н.В.1, Калинина А.Г.1, Оверченко М.Б.1, Серба Е.М.1

ИОННЫЙ СОСТАВ БИОМАССЫ ГРИБА - ПРОДУЦЕНТА ФЕРМЕНТОВ ДЛЯ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

1 ВНИИПБТ - филиал ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва

2 ФГБОУ ВО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии - Московская ветеринарная академия им. К.И. Скрябина»

Одним из перспективных объектов биоресурсов является биомасса гриба Aspergillus oryzae - продуцента основных промышленно значимых ферментов амило- и протеолитического действия. Этот вид не является патогенным

Микронутриенты, биологически активные вещества и пробиотики в питании

и широко применяется в пищевой промышленности. Работами последних лет показано, что биомасса грибов - ценный источник природных биологически активных веществ: незаменимых аминокислот, пептидов, хитин-глюкана, маннанов, полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), витаминов и других, причем многие из них обладают свойствами антиоксидантов и антимутагенов. Представленные данные подтверждают перспективность применения биомассы гриба в качестве субстрата для получения белково-аминокислотных и углеводных ингредиентов пищи и кормов. Однако исследований ионного состава мицелиальной биомассы практически не проводилось. В основном в работах приведены результаты, полученные с использованием химических методов, основанных на минерализации пробы, с последующим фотометрическим или титриметрическим анализом.

Цель работы - исследование катионного и анионного состава биомассы гриба A. oryzae для выявления перспективности ее использования для коррекции минерального состава и повышения биологической ценности продуктов питания.

Материал и методы. Объектом исследования являлась грибная биомасса, полученная после глубинного культивирования Aspergillus oryzae в лабораторном ферментере RALF Plus (Bioengineering, Швейцария) при 30 °С, расходе воздуха - 0,5-1,0 м3/м3/мин в течение 48 ч. Содержание полисахаридов в биомассе определяли по уровню образования общих редуцирующих веществ (ОРВ); белка - по методу Къельдаля на автоматической установке Vadopest 10 (Gerhardt, Германия). Для изучения ионного состава осуществляли механическую деструкцию биомассы путем ее растирания с кварцевым песком. Состав деструктированной биомассы анализировали методом капиллярного электрофореза с использованием системы PrinCE 560 (PrinCE Technologies, Нидерланды), оснащенной кондукто-метрическим детектором.

Исследования токсичности и физиологического влияния грибной биомассы проводили в соответствии с Руководством по экспериментальному изучению новых фармакологических веществ. В эксперименте использовали беспородных белых мышей, которые содержались в стандартных условиях вивария. В процессе эксперимента определяли прирост массы и общее состояние животных.

Результаты и обсуждение. Электрофоретические исследования показали, что ионный состав биомассы исследуемых штаммов A. oryzae представлен анионами органических и неорганических кислот и катионами. В наибольшем количестве присутствовали фосфаты (7000 мг/дм3) и калий (2000 мг/дм3). Известно, что среди биогенных элементов особая роль принадлежит фосфору, который является органогенным элементом, входящим в состав всех живых организмов. Калий не менее важен для организма, так как он участвует во многих биохимических процессах и входит в состав каталитических центров важнейших ферментов. Поэтому грибная биомасса, содержащая в своем составе 65% фосфатов и 20% калия, является перспективным субстратом.

Кроме того, установлено, что грибная биомасса содержит, около 10% от общего количества, анионы органических кислот (оксалаты, формиаты, фумараты, цитраты, сукцинаты, гликоляты, ацетаты, лактаты). Органические кислоты оказывают благоприятное влияние на процесс пищеварения, способствуя созданию определенного состава полезной микробиоты, стимулируют деятельность поджелудочной железы, способствуют усвоению пищи, активно участвуют в энергетическом обмене.

Результаты испытаний биологического действия биопрепарата грибной биомассы подтвердили, что ее введение в рацион опытных животных не вызывало негативных побочных эффектов, при этом обеспечивался быстрый прирост массы тела при стабильном физиологическом и динамичном состоянии мышей. Эффективность потребления биопрепарата проявилась в повышении аппетита, увеличении выносливости и двигательной активности животных по сравнению с контрольной группой в аналогичных условиях.

Заключение. Комплекс микроэлементов и органических кислот, белка и полисахаридов, содержащихся в грибной биомассе, может существенно повысить пищевую ценность продуктов, изготовленных с ее включением, способствовать разработке новых видов продукции функционального назначения. Создавая различные композиции, можно регулировать не только белково-углеводный, но и минеральный состав пищевых и кормовых добавок.

Исследования проведены за счет средств субсидии на выполнение государственного задания в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 гг. (тема № 0529-2015-0108).

Трусов Н.В., Балакина А.С., Гусева Г.В., Аксенов И.В.

ВЛИЯНИЕ РЕСВЕРАТРОЛА НА ЭКСПРЕССИЮ ГЕНОВ ФЕРМЕНТОВ I ФАЗЫ МЕТАБОЛИЗМА КСЕНОБИОТИКОВ И АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ У КРЫС, ПОЛУЧАВШИХ РАЦИОН С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ЖИРА И ФРУКТОЗЫ

ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва

Актуальность. Ожирение, сахарный диабет и другие алиментарно-зависимые заболевания широко распространены среди населения РФ. Основными причинами роста распространенности алиментарно-зависимых заболеваний в РФ и во всем мире является нарушение сбалансированности рациона питания, в частности повышенное содержание в пище насыщенных жиров и простых сахаров, а также недостаточный уровень физической активности.