Взаимосвязь содержания различных продуктов окислительной деструкции белков молока

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Технология продовольственных продуктов

УДК 637.14 ГРНТИ 65.63.03

В.Е. Высокогорский, И.П. Загоруля, Н.В. Стрельчик

ВЗАИМОСВЯЗЬ СОДЕРЖАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРОДУКТОВ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕСТРУКЦИИ БЕЛКОВ МОЛОКА

Использование определения карбонильных производных белков позволяет выявить 8-10 показателей окислительной модификации белков, однако отсутствуют четкие представления о функциональной значимости этих показателей, патогенетической и диагностической роли различных карбонильных производных. В работе определяли продукты спонтанной и металл-катализированной окислительной деструкции белков. В исследовании выявлена прямая зависимость содержания продуктов альдегид-динитрофенилгидразонов нейтрального характера и кетон-динитрофенилгидразонов нейтрального характера, установлена прямая зависимость в содержании продуктов альдегид-динитрофенилгидразонов нейтрального и основного характера при спонтанной окислительной деструкции. Показатели альдегид-динитрофенилгидразонов нейтрального характера белков молока и кетон-динитрофенилгидразонов основного характера имеют обратную корреляционную зависимость.

Ключевые слова: свободнорадикальное окисление, карбонильные производные белков, спонтанная окислительная деструкция белков, металл-катализированная окислительная деструкция белков, молоко.

V.E. Vysokogorskiy, I.P. Zagorulya, N. V. Strelchik

RELATIONSHIP BETWEEN THE CONTENTS OF VARIOUS PRODUCTS OF OXIDATIVE DEGRADATION OF MILK PROTEINS

Use of definition of carbonyl derivative proteins allows to reveal 8-10 indicators of oxidizing modification of proteins, however there are no clear understanding of functional importance of these indicators, pathogenetic and diagnostic roles of various carbonyl derivatives. In this research the products of spontaneous and metal-catalyzed oxidizing destruction of proteins have been defined. The study revealed a direct correlation between the contents of products of aldehyde-dinitrophenylhydrazone having neutral nature and ketone-dinitrophenylhydrazone having neutral character, similar to the direct dependence of the content of products al-dehyde-dinitrophenylhydrazone having both neutral and basic character in the course of spontaneous oxidative destruction. Indicators of aldehyde-dinitrophenilgidrazone neutral milk proteins and ketone-dinitrophenilgidrazone main character have an inverse correlation.

Keywords: free-radical oxidation, carbonyl derivatives of proteins, spontaneous oxidative degradation of proteins, metal-catalyzed oxidative degradation of proteins, milk.

Введение

Под воздействием активных форм кислорода окислительной деструкции подвергаются различные субстраты, прежде всего, ДНК, липиды и белки. Значительное количество работ посвящено исследованию интенсивности пероксидации липидов, но в последнее время большее

© Высокогорский В.Е., Загоруля И.П., Стрельчик Н.В., 2016

внимание привлекает определение уровня продуктов окислительной деструкции белков, так как они появляются раньше и более стабильны в сравнении с продуктами липидпероксидации [6]. Повышение в крови содержания продуктов окислительной модификации белков рассматривается в качестве маркёра окислительного (карбонильного) стресса [10, 16]. Так как развивается окислительный стресс при различных патологических состояниях, то и содержание продуктов модификации белков повышено при многих заболеваниях и адаптационных процессах [2, 3, 5, 7, 9, 12, 13, 15]. Выявление уровня продуктов окислительной модификации белков основано на реакции альдегидных и кетонных группировок аминокислотных остатков, образующихся при окислении белков, с 2,4-динитрофенилгидразином [6]. Использование фотометрии 2,4-динитрофенилгидразонов (ДНФГ) при различных длинах волн позволяет определить уровень альдегид-динитрофенилгидразонов нейтрального характера (356 нм), кетон-дини-трофенилгидразонов нейтрального характера (370 нм), альдегид-динитрофенилгидразонов основного характера (430 нм), кетон-динитрофенилгидразонов основного характера (530 нм). Кроме того, помимо определения спонтанного образования карбонильных производных белков выявляются возможности окисления белков при металл-катализируемом процессе [18]. Таким образом, использование определения карбонильных производных белков, позволяет выявить 8-10 показателей окислительной модификации белков, однако отсутствуют четкие представления об их функциональной значимости, тем более о патогенетической и диагностической роли различных карбонильных производных. Существуют указания расценивать повышение определённых компонентов как маркёров ранней, так и поздней окислительной деструкции белков [8]. Предложено рассчитывать индексы площади при определении различных карбонильных производных для выявления степени эндотоксикоза [1]. Однако остаются нерешенными вопросы об информативной значимости отдельных фракций карбонильных производных. Определенное значение для прояснения этого вопроса могут дать сведения об их корреляционных взаимоотношениях.

Цель данного исследования - выявление взаимосвязи содержания различных карбонильных производных белков молока.

Материалы и методы исследований

Для оценки окислительной модификации белков использовали метод Reznick A.Z. & Parker L. в модификации Е.Е. Дубининой, основанный на реакции взаимодействия карбонильных производных аминокислотных остатков с 2,4-динитрофенилгидразоном [6]. Метод определения продуктов карбонильных производных белков основан на том, что конечные продукты свободнорадикального окисления белков могут количественно реагировать с 2,4-дини-трофенилгидразином (2,4-ДНФГ) с образованием 2,4-динитро-фенилгидразонов.

В работе определяли продукты спонтанной и металл-катализированной окислительной деструкции белков. Статистически обрабатывали данные с использованием программы STATISTICA 6. Корреляционный анализ проводили при определении линейного параметрического коэффициента корреляции Пирсона (r). Критический уровень значимости при проверке нулевых гипотез был принят на уровне р = 0,05.

Результаты исследований и их обсуждение

При изучении спонтанной окислительной модификации белков молока был установлен уровень альдегид-динитрофенилгидразонов нейтрального характера - (4,05 ± 0,15 е.о.п/1 мл); кетон-динитрофенилгидразонов нейтрального характера (3,78 ± 0,13 е.о.п/мл), альдегид-динитрофенилгидразонов основного характера (4,17 ± 0,14 е.о.п/мл), кетон-динитрофенилгидразонов основного характера (1,16 ± 0,12 е.о.п/1 мл), что соответствует литературным данным [4, 14].

Уровень карбонильных производных белков металл-катализируемой окислительной модификации белков молока значительно превышал показатели спонтанной окислительной деструкции : альдегид-динитрофенилгидразонов нейтрального характера (5,61 ± 0,105 е.о.п/мл); кетон-динитрофенилгидразонов нейтрального характера (5,34 ± 0,12 е.о.п/мл), альдегид-динитрофенилгидразонов основного характера (5,7 ± 0,30 е.о.п/мл), кетон-динитрофенилгидразонов основного характера (2,55 ± 0,11 е.о.п/мл).

При корреляционном анализе показателей спонтанной окислительной модификации белков молока выявлена сильная взаимосвязь между содержанием альдегид-динит-рофенилгидразонов нейтрального характера (АДНФГнейтр.) и кетон-динитро-фенилгидразонов нейтрального характера (КДНФГосн.), значение коэффициента корреляции г = 0,723, р = 0,022 (рис. 1).

Значимая связь обнаружена и между показателями альдегид-динитрофенил-гидразонов нейтрального (АДНФГнейтр.) и основного характера (АДНФГосн.): г = 0,722; р = 0,026 (рис. 2).

Рис. 1. Взаимосвязь содержания АДНФГнейтр. и КДНФГнейтр.

Рис. 2. Взаимосвязь содержания АДНФГнейтр. и АДНФГосн.

Между показателями альдегид-динитрофенилгидразонов нейтрального характера и кетон-динитрофенилгидразонов основного характера (КДНФГосн.) выявлена обратная зависимость: г = -609; р = 0,031 (рис. 3). Между показателями кетон-динитро-фенилгидразонов основного характера и ке-тон-динитрофенилгидразонов нейтрального характера корреляционная зависимость не установлена. При исследовании металл-катализированной окислительной деструкции молока обнаружена обратная зависимость показателей альдегид-динитрофенилгидразонов нейтрального характера и кетон-динитрофенилгидразонов основного характера: г = -0,706; р = 0,625. При корреляционном анализе других продуктов металл-катализированной окислительной деструкции значимых связей не выявлено.

Заключение

Таким образом, при исследовании разных показателей окислительной модификации белков молока выявлены определённые закономерности соотношения их уровня. Если между уровнем альдегид-динитрофенилгидразонов как нейтрального, так и основного характера, а также между альдегидами и кетонами нейтрального характера установлена сильная прямая корреляция, то, в противоположность этому между альдегид-динитрофенилгидразонами нейтрального характера и кетон-динитрофенилгидразонами основного характера в молоке выявлена обратная зависимость (как при изучении спонтанной модификации, так и при металл-индуцируемой деструкции белков молока). Эти различия в корреляционной зависимости могут быть обусловлены особенностями процесса окислительной модификации белков молока. Известно, что свободные радикалы атакуют белки по всей длине полипептидной цепи, это приводит к агрегации или фрагментации белковой молекулы [11]. В процессах окислительной модификации белков выделяют следующие механизмы [16, 17]. Первый механизм образования окислительных модификаций белков заключается в конъюгации липидных пероксидов с аминокислотными остатками гистидина, цистеина и лизина. По второму механизму окисление при участии активных форм кислорода протекает с образованием карбонильных производных, а также дисульфидов Сys-S-S-Сys, сульфеновой ^^-ОН), сульфиновой ^^(О)ОН) и сульфо-новой ^^(О2)ОН) кислот, сульфоксида метионина (MеtSО). В последнее время к окислительной модификации белков относят гликирование и гликоксидацию лизиновых и аспарагиновых остатков [16, 17].

Полученные результаты исследования окислительной модификации белков молока совпадают с данными литературы [6] о значительном преобладании альдегидо- и кетонопроизвод-ных нейтрального характера при низких значениях карбонильных производных основного характера, в то же время выявлена обратная зависимость этих показателей. Функциональная и патогенетическая значимость этой корреляции требует дальнейшего уточнения.

Список литературы

1. Безручко, Н.В. Методология и метод оценки окислительной модификации белков в комплексе с молекулами средней массы, перспективы их применения // Н.В. Безручко, Г.К. Рубцов // Вестн. ТГПУ (TSPU Bulletin). - 2014. - Т. 8. - № 149. - С. 185-188.

2. Высокогорский, В.Е. Хемилюминесцентный анализ пастеризованного молока / В.Е. Высокогорский, Г.В. Игнатьева // Пищ. промышленность. - 2012. -№ 10. - С. 34-35.

3. Высокогорский, В.Е. Антиоксидантные свойства творога / В.Е. Высокогорский, Г.В. Игнатьева // Молочная промышленность. - 2012. - № 1. - С. 74-75.

4. Высокогорский, В.Е. Интенсивность липопе-роксидации и окислительной модификации белков козьего и коровьего молока / В.Е. Высокогорский, Н.Б. Гаврилова, Ю.А. Архипенко // Вопр. питания. -2014. - № 4. - С. 82-85.

5. Дубинина, Е.Е. Свободнорадикальные процессы при старении, нейродегенеративных заболеваниях и других патологических состояниях / Е.Е. Дубинина, А.В. Пустыгина // Биомед. химия. - 2007. - Т. 53. -№ 4. - С. 351-372.

6. Дубинина, Е.Е. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, метод ее определения / Е.Е. Дубинина, С.О. Бурмистров, Д.А. Ходов // Вопр. мед. химии. - 1995. - № 1. - С. 24-26.

7. Зенков, Н.К. Окислительный стресс: биохимический и патофизиологический аспекты / Н.К. Зенков, В.З. Ланкин, Е.Б. Меньщикова. - М. : МАИК, 2001. - 343 с.

8. Влияние аллоксана на систему глутатиона и окислительную модификацию белков в адипоцитах при экспериментальном диабете / В.В. Иванов [и др.] // Бюл. Сиб. медицины. - 2011. - № 3. - С. 44-47.

9. Соотношение между липопероксидацией и окислением белков в крови и головном мозге в динамике 30-суточной гипокинезии / Д.А. Козочкин [и др.] // Ом. науч. вестн. - 2011. - № 1 (104). - С. 102-104.

10. Краснов, Е.Ю. Окислительная модификация белков как биохимический маркер прогноза ишемиче-ского инсульта / Е.Ю. Кравцов, Д.Ю. Соснин, Г.А, Мартынова // Мед. альманах. - 2012. - № 2. - С. 95-97.

11. Состояние окислительного метаболизма и кристаллобразующие свойства крови экспериментальных животных при интоксикации несимметричным ди-метилгидразином / И.Р. Кулмагамбетов [и др.] / Биомед. химия. - 2007. - Т. 53 вып. 3. - С. 276-284.

12. Муравлева, Л.Е. Окислительная модификация белков: проблемы и перспективы исследования / Л.Е. Муравлева // Фундаментальные исследования. -2010. - № 1. - С. 74-78.

13. Особенности свободнорадикального окисления липидов и белков плазмы крови при дентальной имплантации и периимплантите / Д.В. Плюхин [и др.] // Казан. мед. журнал. - 2015. - Т. 96. - № 5. - С. 756-759.

14. Характеристика параметров липоперо-ксидации и карбонилирования белков молока крупного

References

1. Bezruchko N.V. Metodologiya i metod otsenki okislitelnoy modifikatsii belkov v komplekse s molekulami sredney massyi, perspektivyi ih primeneniya // N.V. Bezruchko, G.K. Rubtsov // Vestnik TGPU (TSPU Bulletin). - 2014. - T. 8, № 149. - S. 185-188

2. Vyisokogorskiy V.E. Hemilyuminestsentnyiy analiz pasterizovannogo moloka / Vyisokogorskiy V.E., Ignateva G.V. // Pisch. promyishlennost. - 2012. -№ 10. - S. 34-35.

3. Vyisokogorskiy V.E. Antioksidantnyie svoystva tvoroga / V.E. Vyisokogorskiy, G.V. Ignateva. - Moloch-naya promyishlennost. - 2012.- № 1. - S. 74-75.

4. Vyisokogorskiy V.E. Intensivnost lipoperoksi-datsii i okislitelnoy modifikatsii belkov kozego i ko-rovego moloka / V.E. Vyisokogorskiy, N.B. Gavrilova, Yu.A. Arhipenko // Vopr. pitaniya. - 2014. - № 4. -S. 82-85.

5. Dubinina E.E. / Svobodnoradikalnyie protsessyi pri starenii, neyrodegenerativnyih zabolevaniyah i drugih patologicheskih sostoyaniyah / E.E. Dubinina, A.V. Pustyigina // Biomeditsinskaya himiya. - 2007. -T. 53, № 4. - S. 351-372.

6. Dubinina E.E. Okislitelnaya modifikatsiya belkov syivorotki krovi cheloveka, metod ee opredeleniya / E.E. Dubinina, S.O. Burmistrov, D.A. Hodov // Voprosyi med. himii. - 1995. - № 1. - S. 24-26.

7. Zenkov N.K., Lankin V.Z., Menschikova E.B. Okislitelnyiy stress: biohimicheskiy i patofiziologicheskiy aspektyi. - M.: MAIK, 2001. - 343 s.

8. Vliyanie alloksana na sistemu glutationa i okis-litelnuyu modifikatsiyu belkov v adipotsitah pri eksperi-mentalnom diabete / V.V. Ivanov [i dr.] // Byulleten Sibir-skoy meditsinyi.- 2011.- № 3. - S. 44-47.

9. Sootnoshenie mezhdu lipoperoksidatsiey i okisleniem belkov v krovi i golovnom mozge v dinamike 30-sutochnoy gipokinezii / D.A. Kozochkin [i dr.] // Om. nauch. vestn. - 2011. - № 1 (104). - S. 102-104.

10. Krasnov E.Yu. Okislitelnaya modifikatsiya belkov kak biohimicheskiy marker prognoza ishem-icheskogo insulta / E.Yu. Kravtsov, D.Yu. Sosnin, G.A. Martyinova // Med. almanah. - 2012. - № 2. -S. 95-97.

11. Costoyanie okislitelnogo metabolizma i kristal-lobrazuyuschie svoystva krovi eksperimentalnyih zhivotnyih pri intoksikatsii nesimmetrichnyim dimetilgidrazinom / I.R. Kulmagambetov [i dr.] / Biomed. himiya. - 2007. - T. 53 Vyip. 3. - S. 276-284.

12. Muravleva L.E. Okislitelnaya modifikatsiya belkov: problemyi i perspektivyi issledovaniya // Funda-mentalnyie issledovaniya. - 2010. - № 1. - S. 74-78.

13. Osobennosti svobodno-radikalnogo okisleniya lipidov i belkov plazmyi krovi pri dentalnoy implantatsii i periimplantite / D.V. Plyuhin, V.E. Tseylikman, O.B. Tsey-likman, A.I. Sinitskiy // Kazanskiy meditsinskiy zhurnal. -2015. - T. 96 № 5. - S. 756-759.

14. Harakteristika parametrov lipoperoksidatsii i karbonilirovaniya belkov moloka krupnogo rogatogo skota urbanizirovannogo regiona / Yu.A. Podolnikova,

рогатого скота урбанизированного региона / Ю.А. Подольникова [и др.] // Фундаментальные исследования. - 2014. - № 9. - Ч. 12. - С. 2687-2691.

15. Dalle-Donne I. Protein carbonyl groups as bi-omarkers of oxidative stress // ClinicaChimicaActa. -2003. - № 329. - Р. 23-38.

16. Davies K.J. Modification of aminoacids / Da-vies K.J, Delsignore M.E., Lin S.W. // J Biol Chem. -1987, 262: 9902-9907.

17. Levine R.L. Protein damage and degradation by oxygen radicals // Free RadicBiol Med. - 2002, 32: 790-796.

18. Grimsrud P.A. Oxidative stress and covalent modification of protein / Grimsrud P.A. Xie H., Griffin T.J. Bernlohr D.A. // J. Biol. Chem. - 2008, 283: 21837-21841.

Высокогорский Валерий Евгеньевич, доктор мед. наук, профессор, Омский ГАУ; Загоруля Иван Павлович, аспирант, Омский ГАУ; Стрельчик Наталья Валерьевна, кандидат вет. наук, доцент, Омский ГАУ, pppb.kaf@omgau.org.

V.E. Vyisokogorskiy, T.D. Voronova, O.N. Lazareva // Fundamentalnyie issledovaniya. - 2014. - № 9, ch. 12. -S. 2687-2691.

15. Dalle-Donne I. Protein carbonyl groups as bi-omarkers of oxidative stress // ClinicaChimicaActa. - 2003. -№ 329. - Р. 23-38.

16. Davies K.J. Modification of aminoacids / Da-vies K.J, Delsignore M.E., Lin S.W. // J Biol Chem. -1987, 262: 9902-9907.

17. Levine R.L. Protein damage and degradation by oxygen radicals // Free RadicBiol Med. - 2002, 32: 790-796.

18. Grimsrud P.A. Oxidative stress and co valent modification of protein / P.A. Grimsrud, H. Xie, T.J. Griffin, D.A. Bernlohr // J. Biol. Chem. - 2008, 283: 21837-21841.

Vysokogorskiy Valery Evgenyevich, Doctor of Medical Sciences, Professor, Omsk SAU; Zagorulya Ivan Pavlovich, Postgraduate, Omsk SAU; Strelchik Natalia

Valeryevna, Candidate of Veterinarian Sciences, Associate Professor, Omsk SAU,pppb.kaf@omgau.org.

Статья поступила в редакцию28 февраля 2016 г.

УДК 637.3 ГРНТИ 65.63.33

Ю.П. Вотинцев

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ТВОРОЖНОГО ДЕСЕРТНОГО ПРОДУКТА

Дано обоснование научного подхода к разработке нового творожного десертного продукта с учетом того, что в условиях конкуренции товаропроизводителей необходимо обеспечить научно-технический уровень разрабатываемых продуктов и материалов не ниже уже достигнутого ведущими зарубежными производителями при полном соответствии требованиям международных стандартов, норм и государственных стандартов. При разработке новых многокомпонентных продуктов питания и прогнозировании их качества, заданной консистенции ведется исследование реологических характеристик и параметров процесса структурообразования. Представлены результаты экспериментальных исследований процесса структурообразования в опытных (модельных) продуктах, состоящих из ферментированного ультрафильтрата (ретентата) и различных структурообразующих ингредиентов: биополимеров -желатина, крахмала и комплексного ингредиента «Стабисол JTL». Определены параметры их структурообразования.

Ключевые слова: творожный продукт, структурообразование, качество и безопасность, вязкость, текучесть, органолептические показатели.

Y.P. Votintsev

EXAMINATION OF THE PROCESS OF STRUCTURE FORMATION OF A CHEESECAKE DESSERT PRODUCT

The article substantiates the scientific approach to the development of a new cheesecake dessert product, taking into account the fact that under the conditions of competition among the producers it is necessary to guarantee scientific and technical level of the developed products and materials which is not lower than that already achieved by leading foreign manufacturers in full accordance with international standards, norms and state standards. In the field of dairy production the technology work related to the design of manufacturing processes

© Вотинцев Ю.П., 2016