Разработка технологии получения биологически активных добавок из гидробионтов и отходов их разделки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.07, доктор технических наук Новикова, Маргарита Владимировна

• Новикова, Маргарита Владимировна
• доктор технических наук
• 2003

Оглавление диссертации доктор технических наук Новикова, Маргарита Владимировна

Введение

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Гидробионты - сырье для получения биологически активных 9 веществ

1.2. Свободно-радикальное окисление и роль биологически актив- 24 ных веществ в поддержании гомеостаза организма.

1.3. Антиокислительная система организма

1.4. Роль отдельных компонентов пищи в поддержании антиокис- 40 лительной системы

1.5. Роль Б АД в коррекции пищевого статуса

1.6. Меланоидины как антиоксиданты

1.7. Способы получения белковых гидролизатов

1.8. Применение гидролизатов

1.9. Белковые гидролизаты как БАД

1.10. Мидийный гидролизат

1.11. Цель и задачи исследований

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Объекты и методы исследований

2.1.1. Объекты исследований

2.1.2 Методы исследований

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА СЫРЬЯ

3.1. Химический состав мидий

3.2. Химический состав гидробионтов и отходов их разделки

3.3. Исследование жирнокислотного состава липидов беспозвоноч- 120 ных

3.4. Макро- и микроэлементный состав беспозвоночных и отходов 120 их разделки

Глава 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕ- 124 НИЯ МИДИЙНОГО ГИДРОЛИЗАТА

4.1 Влияние продолжительности гидролиза на антирадикальную 124 активность

4.2. Влияние рН нейтрализации на характеристику гидролизатов

4.3. Созревание гидролизата

4.4 Влияние сезона и места добычи мидий на химический состав и 134 биологическую активность гидролизатов

4.5. Определение сроков и условий хранения мидийного гидролиза- 137 та

4.6. Характеристика мидийного гидролизата

Глава 5. МОДИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ МИ- 145 ДИЙНОГО ГИДРОЛИЗАТА БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

Глава 6. ДОКЛИНИЧЕСКИЕ И КЛИНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ МИДИЙНЫХ ГИДРОЛИЗАТОВ

Глава 7. МОДИФИКАЦИЯ СВОЙСТВ МИДИЙНОГО ГИДРОЛИЗАТА

7.1 Мидийный гидролизат К-формы

7.2 Мидийный гидролизат с витамином С

7.3. Применение МИГИ-К ЛП в терапевтических и косметических 194 целях

Глава 8. ОБОСНОВАНИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ ДРУГИХ ВИДОВ СЫ- 196 РЬЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ГИДРОЛИЗАТОВ

8.1. Кальмарин - БАД из гонад кальмара

8.2. Рапанин - БАД из черноморской рапаны

8.3. Гидролизаты из отходов разделки морского гребешка и мактры

8.4. Гидролизаты из молок лососевых и карповых видов рыб

Глава 9. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГИДРОЛИ- 227 ЗАТОВ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ СЫРЬЯ

9.1. Химический состав и биологическая активность гидролизатов

9.2. Характеристика биологически активных веществ в составе гид- 235 ролизатов

Глава 10. ГИДРОЛИЗАТЫ КАК КОМПОНЕНТЫ ПИЩЕВЫХ 254 ПРОДУКТОВ ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Глава 11. РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ КОМПЛЕКСНОГО ИС

ПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОДУКТОВ ГИДРОЛИЗА

11.1. Побочный продукт гидролиза как биологически активная кор- 262 мовая добавка

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии получения биологически активных добавок из гидробионтов и отходов их разделки»

В связи с изменившейся сырьевой базой, снижением добычи традиционных объектов промысла-актуальной задачей является разработка ресурсосберегающих технологий использования гидробионтов. По данным ФАО около 300 млн. тонн общего мирового вылова теряется в виде отходов при производстве пищевой продукции. Особенно остро стоит вопрос об использовании на пищевые цели отходов разделки беспозвоночных - кальмара, морского гребешка и других объектов промысла, поскольку, не представляя коммерческого интереса, отходы могут просто выбрасываться, создавая дополнительную нагрузку на экосферу (Новые тенденции., 2001).

В настоящее время значительная часть населения России проживает на территориях, относящихся к зонам экологического кризиса, и испытывает сочетанное воздействие неблагоприятных факторов внешней среды, способствующих возникновению на органном и клеточном уровнях генетических и ^ метаболических дефектов, которые лежат в основе развития ряда распространенных тяжелых патологий. При этом наблюдается стойкая тенденция к их росту в популяционной среде, что связано с канцерогенной опасностью большинства антропогенных ксенобиотиков и других чужеродных факторов (Бочков Н.П., Чеботарев А.Н., 1989; Королев А.А., Суханов Б.П., 1996; Ту-тельян В.А., 1996, 1997, 1999а, б, Тутельян В.А. и др., 1998, 1999, 2000; Суханов Б.П., Королев А.А., 1991). Регуляция этих факторов практически неосуществима, а интенсивность постоянно увеличивается из-за углубления общего экологического дисбаланса, особенно после аварий аналогичных аварии на ЧАЭС.

Универсальным механизмом отрицательного влияния на организм различных повреждающих воздействий, в том числе и облучения, является интенсификация процессов свободно радикального окисления (Эмануэль Н.М., 1963, 1969; Тарусов Б.Н., 1954, 1962, 1976; Журавлев А.И., 1982; Обухова JI.K., Эмануэль Н.М. 1984; Бурлакова Е.Б., Терехова О.Ф., 1976; Бурлакова

Е.Б. и др., 1976, 1990, 1998; Васильева О.В. и др., 1998; Евстигнеева Р.П. и др., 1998; Бурлакова Е.Б., Храпова Н.Г., 1974, 1985; Бурлакова Е.Б., 1977). Свободные радикалы повреждают в первую очередь мембраны клеток, их липидные структуры, обуславливая нарушение гомеостаза организма (Бурлакова Е.Б., Терехова О.Ф., 1976; Тарусов Б.Н., 1954, 1962, 1976; Воскресенский О.Н., 1986; Бурлакова Е.Б., Храпова Н.Г., 1985).

Защитное воздействие против свободно-радикального окисления присуще многим пищевым компонентам. Пищевыми протекторами являются аминокислоты, главным образом серусодержащие (Дуденко Н.В. и др., 1996), витамины с антиоксидантным действием, ПНЖК, а также ряд минеральных веществ (Воскресенский О.Н., 1986, 1991; Перепелкин С.Р., 1985; Красовская А.Г. и др., 1992; Якушина JI.M. и др., 1996; Книжников В.А., 1996).

Систематические эпидемиологические исследования, проводимые ГУ НИИ питания РАМН в различных регионах России в последние несколько лет, свидетельствуют о том, что структура питания населения в значительной степени дефектна и имеет существенные отклонения от формулы сбалансированного питания, прежде всего по употреблению микронутрицевтиков (микронутриентов) - витаминов, микроэлементов, ПНЖК, многих органических соединений, имеющих важнейшее значение в регуляции обмена веществ, функций отдельных органов и систем. Особенно остро страдают при этом системы антиоксидантной защиты, имеющие исключительно важное значение для предотвращения повреждений, вызываемых чужеродными для организма агентами - радионуклидами, тяжелыми металлами, ксенобиотиками (Суханов Б.П., Королев А.А., 1990, 1991; Беляев Е.Н. 1996; Суханов Б.П., 1996; Бубнова О.Н. и др., 1997).

Одним из путей решения проблемы, связанной с негативным влиянием на живой организм различных факторов внешней среды является алиментарная коррекция питания с применением БАД. Как отмечено в ряде работ, применение БАД является эффективной формой первичной и вторичной профилактики, а также вспомогательного лечения таких распространенных заболеваний как атеросклероз, злокачественные новообразования, иммунодефицит-ные состояния (Тутельян В.А., 1996, 1997; Тутельян В.А., Княжев В.А., 2000; Сдвигова А.Г. и др., 1993; Сотникова Е.Н. и др., 1993; Княжев В.А., 1996; Спиричев В.Б., 1987, 1997; Спиричев В.Б., Шатнюк JI.H., 1999; Кудряшова А.А., 1997; Самсонов М.А., 1996). По мнению ученых в сложившейся неблагоприятной экологической обстановке применение БАД для коррекции пищевого статуса и неспецифической резистентности организма, является наиболее быстрым, экономически приемлемым и научно-обоснованным путем (Княжев В.А, 1996а, 19966).

Несмотря на большое количество разработанных БАД, выпуск целого ряда которых освоен промышленностью, проблема поиска новых источников сырья для производства БАД остается актуальной. Наиболее эффективными можно считать комплексные БАД природного происхождения, обладающие широким спектром действия: антирадикальным, антиперекисным, мембрано-стабилизирующим, радиопротекторным, иммунокоррегирующим и соответственно содержащие в своем составе витамины антиоксидантного ряда, ПНЖК, биогенные макро- и микроэлементы, некоторые регуляторы физиологических функций отдельных органов и систем организма.

Создание таких БАД может быть осуществлено искусственным подбором необходимых компонентов, что трудоемко и не всегда оправдано. Другой путь - это использование соответствующего по химическому составу сырья для получения комплексных БАД.

Анализ литературных источников свидетельствует о том, что перспективным сырьем для получения комплексных БАД могут служить беспозвоночные и отходы их разделки. Эти виды сырья являются уникальными по своему составу - содержат полноценный по аминокислотному составу белок, ПНЖК, целый комплекс макро- и микроэлементов, углеводы, таурин, витамины и др.

Тема актуальна, поскольку разработка соответствующей технологии позволяет решить сразу две задачи - комплексного использования сырья и получения БАД с широким спектром действия.

Создание ресурсосберегающих технологий переработки природного сырья с получением целой гаммы целевых продуктов является требованием времени и актуальной проблемой не только для рыбохозяйственной отрасли, но и для всей страны в целом. Это связано как с необходимостью максимального сохранения природного сырья, так и с решением проблемы охраны окружающей среды и здоровья населения.

Заключение диссертации по теме «Биотехнология пищевых продуктов (по отраслям)», Новикова, Маргарита Владимировна

Выводы.

Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие основные выводы:

1. Теоретически и на основании собственных исследований показана уникальность химического состава и обоснована целесообразность использования гидробионтов, в частности, беспозвоночных и отходов их разделки, для получения биологически активных пищевых добавок широкого спектра действия.

2. Разработана универсальная технологическая схема солянокислого гидролиза для получения БАД из белок и углеводо-содержащего сырья водного происхождения.

-3. Обоснованы требования к сырью, предназначенному для получения БАД и режимы гидролиза применительно к определенному виду сырья, с учетом его химического состава.

4. Обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность модификации технологических режимов получения мидийного гидролизата, предназначенного для лечебно-профилактического применения (МИГИ-К ЛП) и в качестве лечебного препарата «Ларетен». Установлена оптимальная продолжительность гидролиза (18-20 часов) и созревания не менее 7 суток при нерегулируемой температуре, определен оптимум рН 5,4-5,6 нейтрализации и продолжительность хранения гидролизата 2 года вне зависимости от температурных условий.

5. Разработана модификация способа производства мидийного гидролизата, основанная на ферментативно-кислотной обработке сырья, что позволяет использовать для гидролиза мидии охлажденные и мороженные в створке. Отделение мяса от створки достигается путем обработки сырья протеолитическим ферментом протосубтилином ГЗХ или Г10Х, добавляемого из расчета 0,4-0,5% к сырью. Экспериментально обоснованы основные технологические параметры получения фермен-тативно-кислотного гидролизата (МФК-ЛП).

6. Научно обоснована и экспериментально подтверждена возможность модификации свойств гидролизатов путем применения для нейтрализации КОН и введения в гидролизат витамина С, в количестве, обеспечивающем суточную потребность в нем с учетом дозы потребления гидролизата, рекомендуемой медиками.

7. Установлено, что гидролизаты из гидробионтов и отходов их разделки не токсичны, не оказывают мутагенного действия и обладают, хотя и в различной степени, радиопротекторной, гемостимулирующей и антистрессовой активностью.

8. Показана канцеростатическая, антивирусная, гепатопротекторная, гипотензивная и атерогенная активность гидролизатов из гидробионтов и отходов их разделки, а также способность выводить из организма радионуклиды и тяжелые металлы, оказывать положительное влияние на рост фибробластов, синтез ДНК и белка, на механизм включения в иммунный ответ иммунокомпетентных клеток.

9. Показано, что кислотные гидролизаты являются многокомпонентными системами, содержащими в своем составе заменимые и незаменимые аминокислоты, олигопептиды, со-З ПНЖК, биогенные макро- и микроэлементы, в том числе селен, биогенные компоненты (таурин, карно-зин), а также продукты реакции Майяра (меланоидины), обладающие широким спектром биологической активности - антимикробной, гепа-риноподобной, ранозаживляющей. Доказано, что биологическая активность гидролизатов обеспечивается всем комплексом веществ, входящих в их состав.

Ю.Установлен фракционный состав меланоидинов в гидролизатах: в первую фракцию входят компоненты с молекулярными массами свыше 10 тыс. Da, во вторую - низкомолекулярные, вещества с молекулярными массами около 1 тыс. Da. Содержание меланоидинов составляет не менее 10% к сухим веществам гидролизата, или от 30,2 ± 4,8 до 50,5 ± 8,5мг/мл.

И.Показано, что гидролизаты из гидробионтов могут применяться самостоятельно как БАД, и как компоненты рецептур пищевых продуктов лечебно-профилактического назначения для массового потребления в регионах с неблагополучными экологическими условиями, в том числе в зонах с повышенным радиационным фоном.

12.Разработан способ рационального использования побочных продуктов кислотного гидролиза (плотный остаток), которые являются эффективными биологически активными кормовыми добавками.

13.Разработанная технология получения пищевых и кормовых БАД из гидробионтов и отходов их разделки, а также рекомендации по их применению, позволяют решить проблему максимального сохранения природного сырья, охраны окружающей среды и здоровья населения, что дает большой социальный и экономический эффект, о чем свидетельствует промышленный выпуск МИГИ-К ЛП и МФК ЛП рядом предприятий, а также спрос потребителей этих продуктов.

14.На основании проведенных исследований разработана, утверждена и сертифицирована НД на сырьё, БАД и пищевые продукты лечебно-профилактического применения.

2.

3.

4.

5.:

6.

7.

8.

9.

10.

11. 12.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Новикова, Маргарита Владимировна, 2003 год

1. Аверина Н.П., Аверин С.В., Караваев Н.С. / Сочетанное применение препарата МИГИ-К и ультразвука у больных гонартрозом и коксартрозом в стадии стихающего обострения// Успехи теоретической и клинической медицины. 1999. - Вып. 3. - С. 264265.

2. Асатиани B.C. Малютин / Методы биохимических исследований // М.: Медгиз. 1956 - С. 258-259

3. Артеменко И.П., Бондаренко И.Н., Тертышная О.С., Бутина Е.А., Герасименко Е.О., Корнева Е.П. / Создание новых диетических продуктов с использованием БАД// Хранение и переработка сельхозсырья. 1998. - № 1. - С. 40-41.

4. Афанасьев Ю.И., Боронихина Т.В. / Витамин Е: Значение и роль в организме// Успехи современной биологии. 1987. - Т. 104. - Вып 3(6).-С. 400-411.

5. Афанасьев И.Б. / Кислородные радикалы в химии, биологии, медицине. Рига, 1988. - С. 9-25.

6. Ашмарин И.П., Обухова М.Ф. / Регуляторные пептиды, функционально-непрерывная совокупность // Биохимия. 1986 -Т.51. -№4-С.531-545.

7. Ашмарин И.П. Каразеева Е.П., Ляпина Л.А., Самонина Г.Е. / Регуляторная активность простейших пролинсодержащих пептидов PG, GP, PGP, GPGG и возможные источники их биоснтеза// Биохимия. 1998.-Т. 63.-в. 2.-С. 149-155.

8. Бабушкина К.И., Бабенко Л.А. / Биохимический состав мяса мидий искусственных и естественных популяций// Экспресс-информация. Серия «Обработка рыбы и морепродуктов». 1981. - Вып. 3. - С. 13.

9. Бабушкина К.И., Бабенко Л.А. / Использование мидии некондиционного размера на пищевые цели// Рыбное хозяйство. -1986.-№ 11.-С. 71.

10. Бабушкина К.И. и др./ Продукция из рапаны черноморской.// Рыбное хозяйство, 1983, №11 -С.77-78

11. Беллами JI. / Новые данные по ИК-спектрам сложных молекул. // М. -1971.-С.318.

12. Беляев Е.Н. / Мониторинг питания и качества пищевых продуктов в системе социально-гигиенического мониторинга в Российской Федерации// Вопросы питания. 1996. - № 3. - С. 3-8.

13. Береза В.Я., Чаело П.П., Яцула Г.С., Синеон Л.Л., Шемелис И.В. / Диетическая коррекция пострадиационнных метаболических нарушений// Эколого-гигиенические проблемы питания населения. Материалы конференции. Киев, 1992. - С. 33.

14. Березовский В.М. / Химия витаминов. М.: Пищевая промышленность. - 1973. - С. 140-214.

15. Беседина Т.В., Коняхина Л.Н., Рехина Н.И., Новикова М.В. и др. / Мидиум биологически активная кормовая добавка // Технология рыбных продуктов. Труды ВНИРО. - М.: Изд-во ВНИРО, 1997. - С. 189-198.

16. Бизиков В.А., Архипкин А.И. / Распределение, структура запаса и перспектива промысла командорского кальмара// Рыбное хозяйство.- 1996.-№ 1.-С.45.

17. Бизиков В.А., Филиппова Ю.А. / Российский промысел головоногих моллюсков имеет шансы на возрождение// Рыбное хозяйство. 1999.- № 1. С. 32-36.

18. Блажеевич Н.В. / Витамин Е// Теоретические и клинические аспекты науки о питании. Т. VIII. - С. 51-59.

19. Бобровник Л.Д., Хорунжая Л.В. // Известия ВУЗов. Пищевая технология. 1983. - № 3. - С. 22-25.

20. Богатых Т.А., Шатнюк Л.Н., Шевелева Г.И. / Эффективность использования в питании обогащенных витаминами пищевых продуктов// Тезисы докладов Всесоюзной конференции «Клиническая витаминология». М., 18-20 июня 1991. - С. 178-179.

21. Богатырев А.Н., Большаков О.В., Макеева И.А., Тутельян В.А. /

22. Использование БАД в пищевых продуктах// Пищевая промышленность. 1997. - № 9. - С. 25-27.

23. Богатырев А.Н. / Проблемы здорового питания// Хранение и переработка сельхозсырья. 1997. - № 10, С. 14-16.

24. Богатых Т.А., Шатнюк JT.H., Шевелева Г.И. / Эффективность использования в питании обогащенных витаминами пищевых продуктов // Тезисы докладов Всесоюзной конференции «Клиническая витаминология». 18-20 июня 1991. -М. - С. 178-179.

25. Бойков Ю.А., Мухленов А.Г., Бичурина М.А., Дергалева Ж.Т. / Мидии лечат людей и животных // Наука в России. 1997. - № 5. - С. 38-41.

26. Бочков Н.П., Чеботарев А.Н. / Наследственность человека и мутагены внешней среды. // М.: Медицина. 1989. - 272 с.

27. Брехман И.И. / Человек и биологически активные вещества. // М.: Наука. 1980.- 120 с.

28. Бубнова О.М., Баум Р.Ф., Ашмаров В.В., Знаменская Е.В. /

29. Радиозащитная эффективность соединений природного происхождения// Третий съезд по радиационным исследованиям. Тезисы докладов. -Пущино, 14-17 окт. 1997.-Т. 1.-С. 164-165.

30. Букин Ю.В. / Успехи в изучении витаминов и их антиметаболитов в качестве профилактических или лечебных средств в онкологии// Тезисы докладов Всесоюзной конференции «Клиническая витаминология». М., 18-20 июня 1991. - С. 4-5.

31. Булатова И.В. / Иммуномодулирующие свойства микроэлементов// Клиническая иммунология и аллергология. Экспресс-информация Минздрава СССР. 1990. - Вып. 7. - С. 1 -6.

32. Булдаков JI.A., Демин С.Н.,. Калистратова B.C. и др. / Влияние техногенной радиации на здоровье людей// Третий съезд по радиационным исследованиям. Тезисы докладов. Пущино, 14-17 окт. 1997.-Т. 1.-С. 202.

33. Булдаков Л.А., Легинская A.M., Смирнова О.В. и др. / Эффект раннего старения у участников ликвидации последствий аварии на ЧАЭС// Третий съезд по радиационным исследованиям. Тезисы докладов. Пущино, 14-17 окт. 1997.-Т. 1. - С. 306-307.51