Исследование и разработка технологии молочного белкового эквивалента для специализированных продуктов питания тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.04, кандидат технических наук Бабич, Ольга Олеговна

• Бабич, Ольга Олеговна
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бабич, Ольга Олеговна

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

1.1. Особенности обмена веществу больных наследственными нарушениями аминокислотного обмена.

1.2. Современные аспекты питания детей больных фенилкетонурией.

1.3. Реакции метаболизма фенилаланипа и их свойства.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка технологии молочного белкового эквивалента для специализированных продуктов питания»

Одним из основных фактором, определяющим здоровье человека, является питание, которое должно не только удовлетворять потребности организма в пищевых веществах и энергии, но и выполнять профилактические и лечебные цели. В последние годы во всем мире особое внимание уделяется созданию специализированных и лечебных продуктов. Это продукты специального назначения, предназначенные для систематического употребления в составе пищевых рационов, сохраняющие и укрепляющие здоровье за счет наличия в их составе веществ, обладающих способностью оказывать благоприятный эффект на физиологические функции и процессы обмена веществ в организме. Кроме того, специализированные и лечебные продукты играют важную роль в предотвращении возникновения различных заболеваний и укреплении здоровья.

Правильно организованное питание с включением специализированных и лечебных продуктов способствует благоприятному течению болезни, повышению защитных свойств организма, активизирует течение анаболических процессов, что в конечном итоге, ведет к восстановлению здоровья. При некоторых заболеваниях применение рационов с включением специализированных и лечебных продуктов является единственным методом, позволяющим предупреждать развитие тяжелых последствий болезни. К числу таких заболеваний относятся наследственные нарушения аминокислотного обмена.

В настоящее время насчитывается около 60 наследственных заболеваний, связанных с нарушением обмена аминокислот. Наиболее распространенным таким заболеванием является фенилкетонурия. В его основе лежит нарушение активности фермента фенилаланин-4-гидроксилазы, осуществляющего превращение фенилаланина в тирозин. Образовавшийся блок на пути превращения фенилаланина в тирозин приводит к накоплению и выведению продуктов аномального метаболизма, а также к развитию дисбаланса других аминокислот. При этом развивается значительный дефицит очень важной аминокислоты тирозина, который приводит к нарушению образования биологически активных веществ и гормонов. Данное заболевания (при несвоевременном лечении) довольно быстро прогрессирует и приводит к тяжелым поражениям центральной нервной системы и инвалидизации больного.

До настоящего времени единственным эффективным методом лечения фенилкетоиурии является диетотерапия, построенная по принципу резкого ограничения количества фенилалапина, поступающего с пищей.

В Российской Федерации имеется государственный заказ на обеспечение детей, страдающих фенилкетонурией, специальным питанием для предотвращения развития у них умственной отсталости. Подобная реабилитационная деятельность со стороны государства в несколько раз дешевле, чем пожизненное пенсионное обеспечение таких больных и содержание их в стационарных учреждениях.

Из анализа отечественной и зарубежной литературы можно сделать вывод о том, что работы, посвященные получению гидролизатов для больных фенилкетонурией, относительно немногочисленны. В России большой вклад в практическое освоение технологии продуктов специализированного питания для больных фенилкетонурией внесли К.С. Ладодо и В.И. Круглик.

Во всех случаях степень элиминации фепилаланина относительно невелика (как правило, его остаточное содержание составляет порядка 0,5% по массе белка). Согласно современной концепции питания больных фенилкетонурией данная степень элиминации фенилаланина является недостаточной, поэтому неудивительно, что продукты на основе таких гидролизатов оказываются на данном этапе неконкурентоспособными по сравнению с продуктами, предназначенными для питания таких больных, полученными исключительно за счет смеси синтетических аминокислот, в то время как белки молока являются естественным источником природных аминокислот, наиболее адаптированных к физиологическим особенностям детского организма.

Традиционная технология получения продуктов для лечения таких больных основана на селективной адсорбции или мембранном фракционировании частичных гидролизатов белка. Расщепление полипептидной цепи молекулы белка осуществляют протеазами, при этом степень гидролиза достигает 30-60%, что не обеспечивает полного удаления фенилаланина из полипептидной цепи. В результате проведение последующей стадии - адсорбции или мембранного фракционирования не является достаточно эффективным, поскольку при этом могут быть удалены молекулы фенилаланина, находящиеся исключительно в свободном состоянии. Кроме того, на поверхности сорбента остаётся значительное количество аминокислот, что вызывает необходимость подбора соответствующих элюентов для их удаления с поверхности, а в последующем - к дополнительному обогащению синтетическими аминокислотами полученных гидролизатов до физиологических потребностей организма больного. В связи с этим, проблема разработки технологии отечественных препаратов с низким содержанием фенилаланина продолжает сохранять свою актуальность.

При выполнении работы необходимо исследовать закономерности удаления фенилаланина из полипептидных цепей казеина, оценить состав и физико-химические свойства полученных систем, определить последовательность аминокислот в высвобождаемых фрагментах при рациональных параметрах гидролиза, изучить кинетику процесса биотрансформации фенилаланина с помощью Ь-фснилаланин-аммопий-лиазы, разработать технологию удаления продуктов биотрансформации фенилаланина из полученных гидролизатов, разработать технологию белкового эквивалента для продукта специального назначения, исследовать его состав и свойства, определить продолжительность храпения.

Работа выполнена в рамках Федеральных целевых программ «Научные и научпо-педагогическис кадры инновационной России на 2009 -2013 годы» и «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы».

Заключение диссертации по теме «Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств», Бабич, Ольга Олеговна

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Исследована и разработана технология биотрансформации фенилалапи-на в гидролизатах казеина, полученных с использованием ферментных препаратов экзо- и эндопептидаз (химотрипсина, субтилизина, эласта-зы, термолизина, карбоксипептидазы А, лейцинаминопептидазы) и разработана технология молочного белкового эквивалента для специализированных продуктов питания.

2. Изучены особенности гидролиза казеина эндо- и экзопептидазами. Определены рациональные условия целенаправленного гидролиза казеина, обеспечивающего максимальное высвобождение фенилаланина из полипептидной цепи казеина: температура 50±2°С, фермент-субстратное соотношение (термолизин, карбоксипептидаза А, лейцинаминопепти-даза) 1:50, продолжительность процесса 8,00±0,05 ч.

3. Определена последовательность аминокислот в высвобожаемых фрагментах при рациональных параметрах гидролиза. Получены гидролиза-ты, содержащие пептиды, состоящие из 3-12 остатков аминокислот с молекулярной массой от 0,3 до 1,5 кДа.

4. Изучена кинетика процесса биотрансформации фенилаланина с помощью Ь-фенилаланин-аммоний-лиазы. Определена константа Михаэлиса (1725 мкмоль даО и максимальная скорость процесса биотрансформации (1,2 мкмоль/дм3мип). Определены рациональные параметры проведения процесса биотрансформации: температура 30±2°С, рН среды 8,00±0,01, продолжительность 8,00±0,05 ч.

5. Разработана технология удаления продуктов биотрапсформации фенилаланина (аммиака и трапс-ципнамовой кислоты) из полученных гидро-лизатов. Рациональными условиями для удаления аммиака являются: температура 353±5 К, давление 0,75 атм., продолжительность процесса 1,50±0,05 ч. Рациональными условиями для удаления транс-циннамовой кислоты является: температура 275±2 К, при продолжительности процесса 1,50±0,05 ч. Данные параметры обеспечивают полное удаление продуктов биотрансформации из реакционной смеси с 3,45±0,05 до 0,0010±0,0001 для аммиака и с 2,35±0,03 до 0,0010±0,0001 для транс-циннамовой кислоты.

6. Разработана технология молочного белкового эквивалента для специализированных продуктов питания. Новизна технического решения подтверждена патентом РФ №2341109. Определен состав и физико-химические свойства молочного эквивалента, установлена продолжительность хранения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бабич, Ольга Олеговна, 2009 год

1. Алексеева, НЛО. Современные дос тижения в области химии белков молока / Н.Ю. Алексеева, IO.B. Павлова, Н.И. Шишкин // Обзорная информация. Серия «Молочная промышленность».- М.: АгроНИИТЭ-ИММП, 1988.- 32 с.

2. Аналитические методы белковой химии: Сборник статей / Под ред. В. П. Ореховича.- М.: Изд-во иностранная литература, 1963.- 643 с.

3. Антипова, JI.B. Прикладная биотехнология / JI.B. Антипова, И.А. Глотова, А.И. Жаренов,- Воронеж, 2000.- 332 с.

4. Антонов, В.К. Химия протеолиза,- М.:Наука, 1983.- 367 с.

5. Арбатская, Н.И. Молочпо-белковые концентраты казециты для детского и диетического питания / Н.И. Арбатская, JI.H. Анохина // М: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1985.- 27 с.

6. Асатиани, B.C. Биохимический анализ. В 2-х ч. 4.2 / B.C. Асатиани.- 2-е изд. перераб. и доп.- Тбилиси: Грузмедгиз, 1955.- 475 с.

7. Асатиани, B.C. Методы биохимических исследований: руководство для врачей-лаборантов и биохимиков/ B.C. Асатиани.- М.: Медгиз, 1956.- 471 с.

8. Беккер, М.Е. Введение в биотехнологию: Пер. с латыш.- М.: Пищевая промышленность, 1978.- 231 с.

9. Бендер, М. Биоорганическая химия ферментативного катализа / М. Бендер, Р. Бергерон, М. Комияма: Пер. с англ.- М.: Мир, 1987.- 352 с.

10. Ю.Березов, Т.В. Биоорганическая химия / Т.В. Березов, Б.Ф. Коровин.- М.: Медицина, 1990.- 380 с.

11. Биотехнология. Принципы и применение: Пер. с англ. / Под. ред. И. Хиггинса, Д. Беста и Дж. Джонса.- М.: Мир, 1988.- 480 с.

12. Биотехнология: Учеб. пособие для вузов. В 8 кн. / Под ред. Н. С. Егорова, В. Д. Самуилова. Кп. 8: Инженерная энзимология / И. В. Береэнн, А. А. Клёсов, В. К. Швядас и др.- М.: Высшая школа, 1987,- 143 с.

13. Большаков, О.В. Государственная политика в области здорового питаиия // Молочная промышленность.- 1999.- №6,- С.5-6.

14. Бушуева, Т.В. Сравнительная оценка использования специализированных продуктов "Тетрафен" и "Фенил-Фри" в диетотерапии детей, больных фепилкетонурией / Т.В. Бушуева, О.Д. Вржесинская, В.М. Коден-цова и др. // Вопросы питания. 1998,- №2,- С. 14-18.

15. Быков, В.А. Биотехнология. Производство белковых веществ / В.А. Быков, М.Н. Манаков, В.И. Панфилов // М: Высшая школа, 1987.- 140 с.

16. Вопросы организации диетологической помощи детям, больным фе-нилкетопурией / Д.И. Зелинская, К.С. Ладодо, Е.П.Рыбакова и др. // Вопросы питания,- 1998,-№2,- С.12-14.

17. Галь, Э. Электрофорез и разделении биологических макромолекул / Э. Гааль, Г. Медьеши, Л. Верецкеи: Пер. с англ.- М.: Мир, 1982.- 448 с.

18. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. СанПиН 2.3.2.1078-01,- М.- Минздрав РФ.- 2002,- 164 с.

19. Голубцова, Ю. В. Исследование и разработка технологии полуфабриката с пониженным содержанием фелилаланина : диссертация . кандидата технических наук: 05.18.04.- Кемерово.- 2008,- 124 с.

20. Горбатова, К.К. Физико-химические и биохимические основы производства молочных продуктов.- М.: ГИОРД, 2003.- 352 с.

21. Готтшалк, А. Казенны овцы, козы и человека. Гликопротеины.- М.: Мир, 1969.- Т.2.-300 с.

22. Громова, Л.В. Влияние пептидов, входящих в состав гидролизатов казеина, па всасывание глюкозы и воды в тонкой кишке крыс / Л.В. Громова, М.Л. Иоффе // Физиологический журнал им. И.М.Сеченова.-1993,- Т.79.- № 6,- С.73-79.

23. Гаурович, Ф. Химия и функции белков.- М.: Мир, 1965. 530 с.

24. Глик, Б. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение / Б. Глик, Дж. Пастернак: Пер. с англ.- М.: Мир, 2002,- 589 с.

25. Диетотерапия наследственных нарушений аминокислотного обмена / Е.П. Рыбакова, Т.В. Бушуева, К.С. Ладодо и др. // Вопросы детской диетологии,- 2005.- Т.З.- №1.- С. 1 1-17.

26. Диксон, М. Ферменты. В 3-х т. Т.1 / М. Диксон, Э.Уэбб: Пер. с англ.-М.: Мир, 1982.-392 с.

27. Досоп, Р. Справочник биохимика / Р. Досон, Д. Эллиот, X. Элиот, К.

28. Джонс,- М.: Мир, 1991,- 544 с.

29. Дудепков, А. Я. Биохимия молока и молочных продуктов / А.Я. Дудеп-ков, Ю.А. Дуденков,- М.: Пищевая промышленность, 1972.- 160 с.

30. Дьяченко, П.Ф. Исследование белков молока // Труды ВНИМИ, 1959.-Вып. 19.- С.28-32.

31. Дэвени, Т. Аминокислоты, пептиды и белки / Т. Дэвепи, Я. Гергей: Пер с англ.- М.: Мир.- 1976.- 364 с.

32. Дюга, Г. Биоорганическаи химия. Химические подходы к механизму действия ферментов / Г. Дюга, К. Пенни: Пер.с англ.- М.: Мир, 1983,- 512 с.

33. Зсмляпухип, A.A. Практикум по биохимии,- Воронеж, 1975,- 140 с.

34. Ипихов Г.С. Методы анализа молока и молочных продуктов / Г.С. Ини-хов, Н.П. Брио.- М.: Пищевая промышленность, 1971.- 424 с.

35. Ишмаметьева, М.В. Молочные продукты функционального питания / М.В. Ишмаметьева, Г.А. Донская // Пища. Экология. Человек: Сборник трудов 6 международной научно-технической конференции МГУПБ,-М., 2003.- С.71 -72.

36. Калинин, Ф.Л. Справочник по биохимии / Ф.Л. Калинин, В.П. Лобов,

37. В.Н. Жидков.- Киев: Наукова Думка, 1971.- 780 с.

38. Каталог «Специализированные продукты питания для детей с различной патологией» / Под ред. К.С. Ладодо М., 2000.- 154 с.

39. Комиееаренко С. В. Физико-химические и биологические свойства белков молока// Вопросы питания, 1983,- № 1.- С.6-11.

40. Комплексное лечение фенилкетопурии с учетом коррекции нарушений обмена катехоламиповых нейромедиаторов / М.Б. Курбатов, Е.А. Николаева, J1.A. Троецкая // материнство и детство.- 1992.- С.5-7.

41. Копылова, Н.В. Фенилкетонурия: классификация, диагностика, диетотерапия // Вопросы детской диетологии.- 2004,- Т.2.- №6.- С. 31-46.

42. Копылова, Н.В. ФКУ вчера, сегодня, завтра / Н.В. Копылова, А.Д. Бай-ков, A.A. Ходунова,- М., 2004,- 47 с.

43. Костюченко, A.JI. Энтеральное искусственное питание в интенсивной медицине / АЛ. Костюченко, Э.Д. Костин, A.A. Курыгии.- СПб, 1996,- 330 с.

44. Кочеткова, A.A. Функциональные ингредиенты и концепция здорового питания / A.A. Кочеткова, И.Н. Нестерова // Вопросы питания.- 2002,-№2.- С.4-7.

45. Крашенинин, П.Ф. Совершенствование технологии и улучшение качества молочных продуктов детского и диетического питания. // ВНИИКИ молочной промышленности, 1988,- 265 с.

46. Крашенинин, П.Ф. Технология детских и диетических молочных продуктов. Справочник / П.Ф. Крашенинин, Л.Н. Иванова, Г.П. Шаманова.-Агропромиздат, 1988.- 231 с.

47. Кремер, Л.К. Влияние тепловой обработки на белки обезжиренного молока / Л.К. Кремер, А.Р. Матесон, Ж. Берри // XXI Международный молочный конгресс. Краткие сообщения. М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1982.- Т.1, Кн.2,- С.155.

48. Крашенинин, П.Ф. Сухие концентраты и гидролизаты молочных белков / П.Ф. Крашенинин, Г.Ю. Сажинов, В.И. Круглик // Молочная промышленность.- 1993.- №3,- С.4.

49. Ладодо, К.С. Результаты клинической апробации новых отечественных продуктов для больных фенилкетонурией / К.С. Ладодо, Е.П. Рыбакова, Т.В. Бушуева и др. // Педиатрия,- 1999,- №6,- С.5 1-55.

50. Ладодо, К.С. Руководство по лечебному питанию детей,- М.: Медицина, 2000,- 384 с.

51. Ладодо, К.С. Специализированные продукты питания для детей с различной патологией / К.С. Ладодо, ГЛО. Сажинов,- М.: 2000.- 200 с.

52. Липатов, H.H. Некоторые аспекты моделирования аминокислот ной сбалансированности пищевых продуктов // Пищевая и перерабатывающая промышленность,- 1986,- №4,- С.49-52.

53. Лонцип, М. Основные процессы пищевых производств / М. Лонцин, Р. Мерсон,- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.- 384 с.

54. Мачихип, Ю.А. Инженерная реология пищевых материалов / Ю.А. Мачи-хип, С.А. Мачихин. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.- 212 с.

55. Методы и средства анализа пищевого сырья и продуктов / Е.В. Глебова, Э.Н. Ким, Е.П. Лаптева и др. / Под ред. Э.Н. Кима: Учебное пособие -Владивосток: Дальрыбвтуз, 2004,- 253 с.

56. Мецлср, Д. Биохимия.- М.: Мир, 1980,-Т. 2.- 608 с.

57. Модификация белков молока сельскохозяйственных животных с использованием трансгенеза: биотехнологические возможности, проблемы и перспективы / Л.С. Попов, С.Г. Кадулии, И.Л. Гольдман и др. И Биотехнология.- 2000.- № 5.- С.3-18.

58. Мохно, Г.Н. Переработка молока,- Улан-Удэ: Издательство ВСГТУ, 2000.- 440 с.

59. Мосолов, В.В. Протеолитические ферменты.- М.: Наука, 1971,- 414 с.

60. Мощипский, Г1. Получение знзиматических гидролизатов казеина, обедненных фенилалапипом / П. Мощипский, Я Идзяк // Прикладная биохимия и микробиология,- 1993.- Т. 29.- № 3.- С.398-403.

61. Мухина, Ю.Г. Специализированные продукты лечебного питания: характеристика и применение у детей раннего возраста / Ю.Г. Мухина, А.И. Чубарова // Вопросы детской диетологии, 2004,- Т.2,- №5.- С.76-80.

62. Научно-технические основы биотехнологии молочных продуктов нового поколения: Учебное пособие / А.Г. Храмцов, Б.М. Синельников, И.А. Евдокимов и др.- Ставрополь, 2002.- 118 с.

63. Неклюдов, А.Д. Получение белковых гидролизатов с заданными свойствами / А.Д. Неклюдов, С.М. Навашин // Прикладная биохимия и микробиология.- 1985.-Т. 21.-№1.- С.3-17.

64. Нечаев, А.П. Пищевая химия / А.П. Нечаев, С.Е. Траубенберг, A.A. Ко-четкова,- СПб.: ГИОРД, 2001.- 592 с.

65. Новый отечественный продукт Афенилак 0-12 в диетотерапии детей первого года жизни, больных фенилкетонурией / Т.В. Бушуева, К.С.

66. Ладо до, Е.П. Рыбакова и др. // Вопросы современной педиатрии.- 2003.-Т.2.- №4.- С.83-86.

67. Нормы физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии для различных групп населения СССР.- М., 1991.- 25с.

68. Нутритивная поддержка больных в критических состояниях / Т.С. Попова, А.Е. Шестопалов, Т.Ш. Тамазашвили и др.- М.: «М-Вести»,-2002.-320 с.

69. Овчинников, А. И. Биохимия молока и молочных продуктов / А.И. Овчинников, К.К. Горбатова,- JL: ЛГУ, 1974,- 256 с.

70. Осинцев, A.M. Развитие фундаментального подхода к технологии молочных продуктов: Монография.- Кемерово: КемТИПП, 2004.- 152 с.

71. Особенности производства различных видов казеина непрерывным способом / В.Ф. Далинин, Р.И. Павлова, A.B. Перепечко и др. //.Обзорная информация,- М.: АгроНИИТЭИММП, 1987.- 32 с.

72. Остерман, Л.А. Исследование биологических макромолекул электрофокусированием, иммуноэлектрофорезом и радиоизотопными методами. М.: Наука, 1983.- 304 с.

73. Остерман, J1. А. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот: Электрофорез и ультра центрифугирование (практическое пособие). М.: Наука, 1981.-288 с.

74. Остерман, Л.А. Хроматография белков и нуклеиновых кислот / Под. ред. Г.П. Георгиев,- М.: Наука, 1985,- 536 с.

75. Пептиды. Основные методы образования пептидных связей / Под ред. Э.Гросс, И. Майенхофер, М: Мир, 1983.- 280 с.

76. Пи в и ей ко, Т.Н. Ферментативные способы приготовления белковых гидролизатов с использованием препаратов различной специфичности / Т.Н. Пивненко, Л.М. Эпштейн, IO.M. Позднякова и др. // Вопросы питания,- 1997.- №5.- С.34-38.

77. Повышение эффективности производства и использования молочно-белковых концентратов. / О.И. Копева // Труды ВНИИ молочной промышленности, 1985.- 71 с.

78. Покровский, A.A. Атакуемость белков пищевых продуктов протеоли-тическими ферментами in vitro / A.A. Покровский, И.Д. Бртапов // Вопросы питания,- 1965,- № 3,- С.38-44.

79. Покровский, A.A. Физиолого-биохимические основы разработки продуктов детского питания // М.: Медицина, 1991.- 171с.

80. Проектирование специальных молочных продуктов для детей / О.И. Башкиров, C.B. Симоненко, Т.А. Антипов и др. // Молочная промышленность,- 2007,- №6,- С.48-51.

81. Практикум по биохимии: учеб. пособие / Под ред. С.Е.Северина, Г.А.Соловьевой.,- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Изд-во МГУ, 1989.- 509 с.871 фактическая химия белка: Пер. с англ. / Под ред. А. Дарбре.- М.: Мир, 1989.- 623 с.

82. Продукты специализированного лечебного питания / И.А. Рогов, Э.С. Токаев, Т.С. Попова и др. // Обзорная информация. Серия «Молочная промышленность»,- М.: АгроНИИТЭИММП, 1991.- 36 с.

83. Просеков, А.Ю. Современные аспекты производства продуктов питания,- Кемерово: Кузбассвузиздат АСТШ - Университеты России 2005.- 370 с.