Введение к работе
Актуальность темы. Для получения востребованной конкурентоспособной молочной продукции, которая отвечает требованиям функционального питания и снижает риск развития свободнорадикальных патологий, необходимо изучение интегральной антиоксидантной активности (ИАА) молока. Это связано с тем, что ухудшающиеся экологические условия и напряженный жизненный ритм, приводящие к изменению прооксидантных и антиоксидантных ресурсов организма, способствуют росту патологий различной природы [Журавлев и др., 1982; Бурлакова и др., 1992; Кармолиев и др., 2002; Ренсли и др., 2004; Скулачев, 2007]. Поэтому возрастает роль традиционных продуктов, содержащих в нативном виде значительное количество антиоксидантов различной природы и действия, что повышает их лечебно-профилактическую значимость. В первую очередь к ним относятся молочные и кисломолочные продукты, содержащие большой природный комплекс биологически активных веществ, проявляющих антиоксидантные свойства [Cervato et al., 1999; Шидловская, 2010]. Однако их количество, а также активность подвержены большим колебаниям в процессе обработки молока, особенно при тепловой обработке, являющейся обязательной технологической операцией на молокоперерабатывающих заводах [Радаева и др., 2007; ГОСТ 13277-79]. Возникает необходимость достоверно контролировать изменение антиоксидантной активности молока при технологических процессах, которая может претендовать на роль современного показателя его качества. Но многообразие и полифункциональный характер антиоксидантов молока, роль которых может существенно различаться в разных условиях активации свободно - радикальных процессов, и невозможность их отдельного определения из-за недостаточного развития инструментально-аналитической базы обусловливает важность знания интегральной антиоксидантной активности молока.
Поэтому очевидна актуальность исследований в области изучения интегральной активности антиокислительной системы коровьего и козьего молока, как уникального альтернативного источника молочного сырья, и влияния на данный параметр и ключевые компоненты антиоксидантной системы молока промышленных режимов пастеризации [СанПиН 2.3.4.551-96].
Выбранный нами метод кулонометрического определения интегральной антиоксидантной активности с помощью электрогенерированного брома, способного вступать в радикальные и окислительно-восстановительные реакции, а также в реакции электрофильного замещения и присоединения по кратным связям, позволяет охватить практически все группы соединений, проявляющих антиоксидантные свойства [Будников и др., 2004-2010; Абдуллин и др., 2002].
Цель и задачи работы. Цель работы заключалась в изучении интегральной антиоксидантной активности коровьего и козьего молока с одновременной оценкой изменений в ключевых биологически активных компонентах при влиянии промышленных режимов пастеризации. Для достижения этой цели в работе решались следующие задачи:
1) оценка ИАА коровьего и козьего молока методом кулонометрического титрования с помощью электрогенерированного брома;
2) изучение изменения ИАА при пастеризации;
3) изучение влияния промышленных режимов пастеризации на содержание отдельных водо- и жирорастворимых витаминов;
4) оценка уровня пероксидного окисления липидов (ПОЛ) и каталазной активности при пастеризации молока;
5) изучение изменения полипептидного состава молока с последующей идентификацией наиболее термолабильных компонентов.
Научная новизна работы. Впервые дана сравнительная оценка ИАА натурального и термообработанного коровьего и козьего молока методом кулонометрического титрования электрогенерированным бромом. Установлено, что наибольшее изменение ИАА молока наблюдалось для проб коровьего и козьего молока, полученных до кормления животных. Выявлен режим промышленной пастеризации, обеспечивающий максимально возможную сохранность биологически активных веществ натурального молока и высокую ИАА. Впервые идентифицированы наиболее термолабильные полипептиды молока методом «MALDI-TOF MS», в том числе: гормон роста; ингибитор регулятора клеточных циклов «PIN1»; три белка эпидермального фактора роста 8; гомолог белка «MTO1»; белок 4, взаимодействующий с «ADF» – рибозилирующим фактором 6; лактоферрин; предшественник сывороточного альбумина и ряд других белков.
Практическая значимость работы. Полученные результаты послужили основой для разработки рекомендаций по оптимизации параметров тепловой обработки молока, обеспечивающей максимально возможную сохранность важнейших компонентов его антиоксидантной системы. Установлены оптимальные температура и продолжительность обработки коровьего и козьего молока, обусловливающие высокую пищевую и биологическую ценность молочного сырья. Продемонстрирована возможность использования метода кулонометрического титрования электрогенерированным бромом для определения ИАА.
Основные положения работы использованы в учебном процессе при чтении лекций и проведении практических занятий по курсу «Биохимия», «Основы научных исследований» и «Биоконверсия растительного сырья» в ФГБОУ ВПО КНИТУ и ФГБОУ ВПО МГАВМиБ.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Антиоксидантная активность молока зависит от вида животного и его физиологического состояния.
-
Тепловая обработка приводит к повышению интегральной антиоксидантной активности коровьего и козьего молока. Ее зависимость от режима пастеризации носит экстремальный характер.
-
Де- и реструктуризация полипептидов при пастеризации обусловливает рост ИАА коровьего и козьего молока. Оптимальный режим пастеризации, обеспечивающий максимально возможную сохранность биологической ценности молока: 76 0С, 5 мин.
-
Результаты исследования изменения содержания жиро- (А, Е) и водорастворимых (В2, С) витаминов при тепловой обработке коровьего и козьего молока свидетельствуют о разной степени влияния изученных режимов пастеризации на их сохранность.
-
Уровень интенсивности развития ПОЛ при тепловой обработке молока, изученный на основании изменения каталазной активности и содержания ТБК-реагирующих продуктов, зависит от режима пастеризации.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены: на 12 и 13 Международных конференциях молодых ученых, студентов и аспирантов «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений – Кирпичниковские чтения» (Казань, 2008, 2009); на II Международном форуме «Аналитика и аналитики» (Воронеж, 2008); на Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство» (Воронеж, 2008); на XII Международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии - 2008» (Волгоград, 2008); на IV Российском симпозиуме «Белки и пептиды» (Казань, 2009); на Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» (Йошкар-Ола, 2009, 2010); на III Международной научно-практической конференции молодых ученых «Молодежь и наука XXI века» (Ульяновск, 2010); на Международных конференциях молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2007-2010); на отчетных конференциях ФГБОУ ВПО КНИТУ (2008 - 2011) и ФГБОУ ВПО МГАВМиБ (2009, 2010).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 27 печатных работ, в том числе 6 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 1 статья в сборнике научных трудов, 1 научно-методическое пособие, 19 тезисов.
Структура и объем работы. Работа включает следующие разделы: общая характеристика работы, обзор литературы, материалы и методы исследований, результаты и обсуждения собственных исследований (3-6 главы), выводы, практические предложения, список литературы, приложения. Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста, содержит 22 рисунка, 23 таблицы, список литературы включает 207 источника, в том числе 61 зарубежных и 146 российских авторов.
