Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Аналитический обзор литературы
1.1 Современные проблемы и пути производства продуктов функционального питания 10
1.2, Алиментарная йодная недостаточность и пути ее коррекции 22
1.3. Соединительная ткань животных: опыт и перспективы переработки для производства функциональных продуктов 38
ГЛАВА 2. Структура работы, объекты и методы исследования
2.1. Структура работы и схема исследований 55
2.2. Объекты исследований 59
2.3. Общие методы исследований
2.3.1. Физико-химические методы исследования 62
2.3.2. Методы определения химической безопасности 68
2.3.3. Микробиологические методы исследования 70
2.4. Специальные методы исследований
2.4.1. Определение гормонального уровня в сыворотке крови животных 72
2.4.2. Морфологические исследования щитовидной железы крыс 73
2.4.3. Исследование поведенческой реакции животных в тесте "открытое поле" 74
2.4.4. Исследование влияния "Йод-эластина" на иммунную систему , 74
2.4.5. Определение токсичности на тест культуре Tetrachimena Pyriformis 78
ГЛАВА.3. Биотехнологические основы получения и исследования свойств растворимой формы оргаі-жческого йода для алиментарной коррекции микроэлементной недостаточности
3.1. Характеристика и свойства йода. 79
3.2. Обоснование выбора носителя йода 91
3.3. Исследование условий получения биомодифицированного эластина 105
3.4. Условия и механизм йодирования биомодифицированного эластина 117
3.5. Исследование свойств и технология "Йод-эластина1" 122
3.6. Исследование стабильности БАД к пище 125
3.7. Изучение безопасности "Йод-эластина" 127
3.7.1. Исследование химической безопасности БАД к пище 129
3.7.2. Микробиологическая безопасность "Йод-эластина" 133
3.7.3..Исследование токсичности "Йод-эластина" на тест — культуре Tetrachimena Pyriformis 135
ГЛАВА 4. Биологическая эффективность "Йод-эластин" 137
4.1. Оценка биологической эффективности "Йод - эластина" при экспериментальном гипотиреозе 140
4.1.1. Исследование морфофункциональных характеристик щитовидной железы 146
4.2. Исследование влияния БАД к пище на нервную систему животных в тесте "открытое поле" 152
4.3. Исследование влияния "Йод-эластина" на функции иммунной системы в опытах in vivo — 157
ГЛАВА 5. Стабильность и функциональность "йод- эластина" в пищевых системах 166
5.1. Исследование свойств "Йод-эластина11 в мясных системах 167
5.2. Свойства йодсодержащей добавки в рыбных фаршах 174
5.3. Исследование стабильности биологически активной добавки в пищевых системах на основе молока 176
5.4. Свойства "Йод-эластина" в пищевых тестовых системах 179
ГЛАВА 6. Разработка рекомендации и производство обогащенных продуктов для алиментарной коррекции йодной недостаточности 182
6.1. Совершенствование технологий мясных изделий с заданным содержанием йода на основе БАД 183
6.1.1. Производство пельменей 183
6.1.2. Производство ветчинных консервов 189
6.1. 3. Биологическая эффективность "Йод-эластина" в мясной системе 193
6.2. Производство хлебных изделий, обогащенных "Йод-эластином11 195
Выводы 199
Список использованных источников 201
Приложения 243
- Алиментарная йодная недостаточность и пути ее коррекции
- Специальные методы исследований
- Обоснование выбора носителя йода
- Свойства йодсодержащей добавки в рыбных фаршах
Введение к работе
Актуальность работы. Концепция государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации предусматривает разработку технологий производства качественно новых безопасных пищевых продуктов общего и специального назначения. Такие продукты должны способствовать сохранению и укреплению здоровья, предупреждать заболевания, связанные с нарушениями в питании.
Здесь важное место отводится перерабатывающим предприятиям, производящим продукты массового потребления для обеспечения населения источниками энергетических, пластических и эссенциальных веществ, влияющих на функции отдельных органов, их систем и организма в целом. Однако производство таких продуктов все еще остается актуальной проблемой и требует научно-технического обеспечения.
Теоретические и практические основы в области создания функциональных продуктов питания заложены в трудах Авцына А.П., Липатова Н.Н. (ст.), Покровского А.А., Рогова И.А., Тутельяна; В,А., Уголева А.А., Штейнберга А.И. и получили свое развитие в пищевой промышленности благодаря работам Антиповой Л.В., Бобреневой И.В., Жаринова А.И., Касьянова Г.И., Криштафович В.И., Поздняковского BiM., Кудряшова Л.С., Лисицина А.Б., Липатова Н.Н. (мл,), Скального А.В., Спиричева В.Б., Титова Е.И., Токаева Э.С., Устиновой А.В., Шатнюк Л.Н., Шаззо Г.И., Шендерова Б.А., Хамагаевой И.С. и других.
Рацион современного человека дефицитен практически по всем эс-сенциальным факторам питания. Особую опасность представляет недостаток микронутриентов, в частности, микроэлементов. Широкое распространение дефицита микронутриентов в настоящее время — чрезвычайно серьезная проблема не только для развивающихся, но и экономически развитых государств. В обращении специальной Международной конференции по оценке
состояния питания населения в различных странах мира (конференция проводилась под эгидой ФАО/ВОЗ в Риме в 1992 г.), подписанном руководителями делегаций более 140 стран, подчеркнута необходимость широкомасштабных мер на государственном уровне для эффективной коррекции этого дефицита [Тутельян В.А. и соавт., 2002].
Одним из дефицитных микроэлементов питания является Йод.
Йод принадлежит к числу важнейших микроэлементов, принимающих участие в механизмах жизнедеятельности человека и животных. Он входит в состав тироксина - гормона щитовидной железы, являющегося жизненно необходимым в качестве регулятора роста организма и регулятора скорости обмена веществ. Недостаточное поступление йода с пищей приводит к заболеваниям щитовидной железы, а также к выраженным нарушениям метаболических функций. В целом, на Земле в регионах с недостаточностью йода в окружающей среде проживает 2 млрд. людей. Иоддефицитные заболевания являются самой распространенной неинфекционной патологией в мире (WHO/UMCEF, 1994)
По данным исследований, проведенных в Центре эндокринологии СПбГМУ в России, иоддефицитные заболевания возникают почти в 70 % случаев у людей молодого возраста- до 30 лет.
Наиболее выраженный дефицит йода распространен в предгорных и горных местностям (Северный Кавказ, Урал, Алтай, Сибирское плато, Дальний Восток), а также в Верхнем и Среднем Поволжье, на Севере и в центральных областях европейской части страны.
Высокая распространенность зоба имеет место на обширных территориях Западной и Восточной Сибири (Тюменская область, Башкирия, Татарстан, Красноярский край, Республики Тыва, Саха, Бурятия). Частота зоба варьирует от 25 до 40%, в Республике Тыва - от 64 до 80% [Дедов И.И, Сви-риденко И.Ю., Герасимов Г.А.,2000].
7 Однако это не означает, что потребление йода населением остальных
регионов страны находится в пределах нормы. Более того, исследования, проведенные в последнее десятилетие, показали, что во многих регионах России потребление йода снижено. Уровень потребления йода уменьшен даже у большинства жителей о. Сахалин, где рыба и морепродукты составляют значительную часть повседневного рациона питания.
Проблема йодной недостаточности известна давно, но остается актуальной и на сегодняшний день. Для профилактики йоддефицитных состояний используются неорганическая и органическая форма йода. Неорганическая форма йода представлена йодидом и йодатом калия. Самым рекомендуемым (Эндокринологический научный центр РАМН) способом является использование йодированной соли и медицинских препаратов для профилактики и лечения заболеваний, связанных с дефицитом йода: калий йодид, йодид 100, калий Йодид 200 Берлин-Хеми, Йодомарин 100 Берлин-Хеми [Регистр лекарственных средств России,2000]. При применении йодированной соли из-за нестабильности соединения йода, невозможно контролировать достоверность попадания микроэлемента в организм. Необходимо подчеркнуть, что состояние йодной недостаточности сохраняется на фоне проведения общепринятых профилактических мероприятий с использованием неорганической формы йода.
Органическая форма в большинстве своем представлена природным источником микроэлемента - морские водоросли [Велданова М.В., Скальный А.В., 2001]. Разработана органическая форма на основе казеина — белка молока [Цыб А.Ф., с соавт.,2000]. Тем не менее, наличие одного или нескольких йодсодержащих средств не решает общей проблемы дефицита йода для всех слоев населения. Проблема также заключается в том, что большинство разработок носит локальный, изолированный характер. Так, медицинские препараты пропагандируют медицинские работники, использование морских водорослей экономически сложно доступно для регионов отдален-
8 ных от морей и океанов. Рекламой биологически активных добавок заняты сами производители.
Проблема йодного дефицита стоит сейчас очень остро. Для удовлетворения потребности организма в йоде необходимо постоянное поступление эссенциального микроэлемента с пищей в течение всей жизни, что должно обеспечиваться широким ассортиментом пищевых продуктов, обогащенных йодом и соответствующими биологически активными добавками к пище. Поэтому именно отрасли пищевой и перерабатывающей промышленности способны исправить сложившуюся ситуацию, производя продукты функционального питания, корректирующие йодную недостаточность в масштабе регионов и России в целом.
Поиск способов коррекции питания идет в направлении разработки более совершенных технологий Йодирования пищевых продуктов, обеспечивающих гарантированную доставку микроэлемента в орган-мишень.
Цель исследования - теоретическое обоснование и разработка технологий новых иодсодержащих БАД органической природы и использование в производстве пищевых продуктов массового потребительского спроса. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
обоснование выбора и условий получения носителя на основе белка соединительной ткани животных и методами биотехнологии;
разработка теоретических основ получения биомодифицированного эластина и исследование его молекулярного состава;
разработка регламента йодирования модифицированного эластина;
исследование условий стабильности и безвредности йодированного гидролизата эластина в экспериментах in vitro и in vivo;
выявление закономерности влияния "Йод-эластина" на функциональные системы организма в условиях, йодной недостаточности в опытах на теплокровных животных;
- обоснование концептуальных подходов в применении "Йод-эластина"
при производстве пищевых продуктов;
- исследование влияния БАД на функционально-технологические свойства пищевых систем: мясной, молочной, рыбной и тестовой;
- оценка биологической эффективности "Йод-эластина" в составе пище
вых продуктов;
- разработка практических рекомендаций по использованию "Йод-
эластина" в технологии продуктов питания, составление и утверждение па
кета НД на получение и применение обогащенных продуктов.
Основные положения, выносимые на защиту:
- биотехнология эластинового гидролизата как подход к созданию носи
теля йода высокой функциональности;
рабочая гипотеза молекулярной структуры биомодифицированного эластина;
регламент йодирования гидролизованного эластина;
физико-химические и биохимические основы получения БАД на модифицированном белковом носителе;
- свойства, биологическая эффективность и технологическая стабиль
ность БАД;
- оценка химической и биологической безопасности;
- подходы и способы использования БАД для массовой алиментарной
коррекции здоровья населения при йодной недостаточности.
Алиментарная йодная недостаточность и пути ее коррекции
В настоящее время недостаточное поступление микронутриентов с пищей общая проблема всех цивилизованных стран. Международная конференция по питанию (Рим, 1992), организованная Продовольственной и сельскохозяйственной организацией ООН (ФАО) и Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), назвала широкий распространенный дефицит микронутриентов важнейшей проблемой в области питания как развивающихся, так и развитых стран, подчеркнула необходимость широкомасштабных мер на государственных уровнях для эффективной коррекции этих дефицитов [ Тутельян В.А. и соавт., 1996; 1999; 2000; 2002; Спиричев В.Б., 1999; Ро-бертсонА., 2000].
Микроэлементы - эта группа химических элементов, содержащихся в организме человека и животных в очень малых количествах, а пределах 10" -10"12 %. Из 92 встречающихся в природе элементов 81 обнаружены в организме человека. Это не случайные ингредиенты тканей и жидкостей живых организмов, а компоненты, закономерно существующей очень древней и сложной физиологической системы, участвующей в регулировании жизненных функций организма на всех стадиях развития. При этом 15 из них (желе зо, йод, медь, селен, цинк, хром и др.) признаны эссенциальными, то есть жизненно необходимыми. Четыре других - кадмий, свинец, олово, рубидий — являются "кандидатами на эссенциальность". Такое подразделение микроэлементов признается большинством специалистов, хотя существуют небольшие разночтения. В частности, американский микроэлементолог Mertz I. 1985) объединил в группу необходимых для здоровья элементы; хром, железо, медь, цинк, селен, молибден, кадмий, йод, ртуть и свинец. Большинство эссенциальных микроэлементов относятся к d- элементам и ни у одного из них, кроме йода, не обнаружено какой-либо "главной" физиологической функции [Гаврюченко Ф.Г., 1975; Пузаков С.А., 1995].
Единственной характерной чертой для них является низкая концентрация в живых тканях. Данное утверждение базируется на трех основных принципах:- избирательное поглощение определенных микроэлементов;- избирательное концентрирование их в определенных органах, тканях и некоторых органеллах клеток;- селективная элиминация микроэлементов [Авцын А.П. с соавт., 1991].
Организм человека не синтезирует микронутриенты, их содержание регулярно должно восполняться алиментарным путем, то есть через пищу в количествах, соответствующих физиологическим потребностям организма человека. Однако в подавляющем большинстве случаев это является проблематичным по ряду причин. В первую очередь, это связано с потерей микроэлементов в процессе технологической обработки, во-вторых, существует объективный независящий от человека природный фактор, так называемые "биогеохимические провинции", в почвах и водах которых очень низкое содержание или отсутствие тех или иных микроэлементов. В-третьих, дефицит микроэлементов связан со снижением энергетических затрат и уменьшением общего количества пищи, потребляемой современным человеком. Так, за последние 30-50 лет средние энергетические затраты снизились в 2-2,5 раза, это связано с развитие науки и техники, и с изменениями в социальной сфере жизни человека. Кроме того, недостаток микронутриеытов у современного человека усугубляется [Смоляр В.И., 1989; Громова О.А. и соавт., 1997; Спи-ричев В.Б., 2000; Тутельян В.А. и соавт., 1999; 2002; Тимошенко Н.В. и соавт., 2002; Шатнюк Л.Н., Спиричев В.Б., 2002]:- однообразием рациона, сведением его к узкому стандартному набору нескольких основных групп продуктов и готовых блюд;- ростом потребления рафинированных, высококалорийных, но бедных витаминами и минеральными веществами продуктов питания (белый хлеб, макаронные, кондитерские изделия, сахар, спиртные напитки и др.);- увеличением в рационе питания доли продуктов, подвергнутых консервированию, длительному хранению, интенсивной технологической обработке;- ухудшением экологической ситуации; у- ухудшением материальных условий проживания, снижением покупательской способности населения.
Стабильность химического состава является одним из важнейших и обязательных условий нормального функционирования организма. Нарушение микроэлементного гомеостаза, связанное с дефицитом или избытком микроэлементов в организме приводит к развитию различных патологических процессов — микроэлементозов. Классифицируя микроэлементозы целесообразно выделить гипо - и гипермикроэлементозы экзогенного и эндогенного происхождения. Экзогенное, природное происхождение имеют эндемические гипомикроэлементозы, которые связаны не только с аномальным содержанием микроэлементов в окружающей среде, но и с недостатком поступления с пищей. Особую группу составляют вторичные микроэлементозы, возникающие при различных заболеваниях, а также наследственные и врожденные гипомикроэлементозы. В настоящее время вследствие ухудше ния экологического состояния окружающей среды широкие ареалы техногенных гипермикроэлементозов возникают вокруг территориально-промышленных комплексов.
К. наиболее известным гипомикроэлементозам относятся эндемический дефицит йода.Иод - истинный биомикроэлемент. Йод обладает антивирусной и антибактериальной активностью. Однако основная биологическая роль йода обусловлена его участием в построении гормона щитовидной железы - тироксина. Иод является единственным из известных в настоящее время микроэлементов, участвующих в построении гормонов [Мохнач В.О., 1974; Де Мейер Е.Н. с соавт., 1981; Москалев Ю.И., 1985; Балаболкин М.И., 1988, 1989; АвцынАЛ, 1991].
Большинство жизненно важных функций осуществляется с участием тиреоидных гормонов. Выделяется три главных направления действия гормонов [Балаболкин М.И., 1989].1. Метаболическое, выражающееся в регуляции обменных процессов, - увеличение синтеза белка, повышение распада жиров и углеводов, что происходит во всех клетках организма, особенно нервной системы.2. Р.егуляторное - гормоны щитовидной железы регулируют энергетический обмен, обмен белков, жиров и углеводов, кальция во всех клетках организма, в том числе и нервной системе, регулируют уровень содержания сахара в крови. Гормоны щитовидной железы необходимы для контроля образования тепла, скорости поглощения кислорода клетками, участвуют в поддержании нормального функционирования дыхательного центра, иммунитета.3. Адаптационное — наряду с гормонами коры надпочечников они обеспечивают физиологическую адаптацию организма.Тиреоидные гормоны участвуют в регуляции функции сердечнососудистой системы. Они влияют на состояние и качество работы сердечной
Специальные методы исследований
Для оценки позитивного влияния "Йод-эластина" на организм использовали биологические методы в соответствии с Методическими указаниями по определению безопасности и эффективности биологически активных добавок к пище [МУК 2.32.721].
Все экспериментальные исследования проведены при соблюдении: "Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных", утвержденных Министерством здравоохранения СССР № 755 от 12.08.77 г. По окончании эксперимента животных эвтаназировали передозировкой эфира (крысы), цервикальной дислокацией шейных позвонков (мыши).
Для оценки биологической эффективности комплекса с микроэлементом проведены тесты на лабораторных животных - крысах линии Вистар. Была создана экспериментальная модель гипотиреоза, с последующей коррекцией заболевания йодсодержащими средствами.
В качестве тиреостатического препарата использовали производное имидазола - мерказолил производства ОАО "Химфармкомбинат "Акрихин" в дозе 25 мг/кг массы животного, путем перорального введения линейным крысам Вистар в течение 14 дней. После окончания введения тиреостатика животным перорально вводили: исследуемый:"Йод-эластин" с разным содержанием.микроэлемента: 50 МЕР, 200 мкг и 2000 мкг (с. учетом, массы животного І и скорости обменных процессов); в течение 14: дней; Препаратами сравнения служили "ЕІ-200" ("Берлин - Хеми", ФРГ), и "Йод-актив" (ОАО "ДИОД", Россия) в:дозах -200 мкг, вводимые также в течение 14 дней. Помимо этого1 одна группа животных получала эластина -125 мг/кг массы тела животного и одна группа -контрольная содержавшаяся на виварном рационе. Все препараты вводились ежедневно один разв сутки, в одно и то же время.
После истечения срока эксперимента производили забор крови путем вскрытия паховой вены животных. В последующем: животных умерщвляли посредством передозировки эфира [Елизаров И;Нц 1971].
В сыворотке крови-животных определяли уровень тиреоидных гормонов щитовидной железы: тироксина: (ТТ4), триЙодтиронина (ТТЗ) и тирео-тропного: гормона (ТТГ) методом твердофазного иммуноферментного анализа,, с использованием: стандартных наборов ИФА-ТТ4, ИФА-ТТЗ, ИФА-ТТГ производства НВО "Иммунотех".
Принцип; работы наборов основан на конкуренции гормонов за центры .. связывания специфических к гормонам антител, иммобилизованных на поверхности: лунок полистиролового, планшета. Количество связавшегося конъюгата,выявляют с помощью раствора: субстрата;. Интенсивность: окраски:, продуктовферментативнойреакции обратно-пропорционально концентрации гормонов; ТТ4, ТТЗ и; прямо пропорционально концентрации TTF, содержащихся в- анализируемой пробе..
Щитовидные железы отделяли от прилежащих тканей; фиксировали В 10%-номнейтралБНОМ:формалине::изаливали вшарафин. Парафиновые.срезы 74-толщиной- в... 4-5 мкм: окрашивали: гемотоксилин-эозином. Относительную площадь тканевых, компонентов щитовидной: железы: фолликулярногоэпителия, коллоида; интерфолликулярных островков; соединительной ткани-: и сосудистого русла; определяли методом точечного- счетана гистологическихсрезах (об. 40; окЛ, бинокулярная, насадка X 1,5). На основе иолученных данных, рассчитывали- фолликулярно-коллоидный индекс: [Автандилов F.F.,1990];.
Влияние "Йод-эластина" на нервную регуляцию организма .животных (крыс и-мышей) оценивали по поведенческой активности в тесте "открытое поле" [Бурещ Я и соавт., 1991]. Для этого использовали большую прямо-угольную камеру 100x100. ем, со стенками:высотой 40 см.. Пол камеры, разделен на 100 квадратов. Освещение обеспечивалось без стеновой лампой мощностью 1-00 Вт, расположенной на высоте Ь м над центром поля. Животных по очереди помещали в угол "поля" и; регистрировали его ежеминутную двигательную активность в течение. 5; минут.. Подсчитывали число- пересеченных периферических и- центральных квадратов (горизонтальная; двигательная активность); число:: вертикальных стоек: с опорой и: без; нее (вертикальная или познавательная- двигательная. активность);
Для исследования, воспроизводили модель, экспериментального гипотиреоза намышах, но;аналогии;с крысами. Мерказолшгвводили перорально в дозе 25 мг/кг массы- тела животного: ежедневно в течение, 14 дней! После окончания введения: тиреостатика: животным перорально вводили "Йод эластин" с содержаниеммикроэлемента200:мкг (с учетом массы .животного и скорости- обменных: процессов) в- течение-1.4- дней; Препаратом сравнения служил "Йодеактив" (ОАО "ДИОД", Россия);: в- дозах: 200; мкг, вводимые также В:течение: 14 дней., дна группа животных получала эластина- - 125 мг/кг массы тела.животного-шодна группа- контрольная, содержавшаяся на виварном; рационе. Все препараты вводились ежедневно один раз в сутки, в одно и то же время.
У взрослых гибридов (GBAxC57B 1/6) F] индуцировали локальную форму РТГОС путем введения иод кожу стопы задней лапки; лимфоцитов мышей линии СВА ресеенев.В;, 1979]. Под кожу стопы другой-лапки для: контроля1 вводили сингенные клетки. Количество вводимых сингенных и. по-луаллогенных.клеток составляло 1x10 в 0,02 мл физиологического раствора.
Через 7 дней реципиентов умертвляли цервикальной дислокацией шейных позвонков и извлекали подколенные лимфатические узлы. Результат оценивали по индексу увеличения лимфоузлов (ИУЛ) рассчитанного как отношение количества клеток в «опытном» лимфатическом узле к количеству клеток в «контрольном». При индексе более. 1,3 реакция считается положительной.
Реакцию ГЗТ! проводили в соответствие со: стандартнойметодикой; локального ГЗТ [Фримель F., 1987]. Щышей. сенсибилизировали внутрибрю-шинным введением, 0,1% -й:взвеси эритроцитов: барана (ЭБ) ъ-физиологическом растворе. На. 4-е сутки под подошвенный апоневроз задней-лапки (Роп): вводили разрешающую дозу антигена- 50 мкл50% взвеси-ЭБ; В:контрлатеральную, лапку (Рк) инъецировали физиологический раствор в том же объеме. Животных забивал» через 24 часа цервикальной дислокацией: и отрезали обе лапки-по-голеностопному суставу: Определяли массу лап и подсчитывали индекс реакции (Ир): по формуле: Ир= (Роп - Рк)7 Ркх 100%..
Количество. АОК определяла с использованием метода предложенного N. J erne и A. Nordm (1963). модифицированного A.J.Curmingham (1965); Метод основан на способности: антиэритроцитарных антител, секретируемых
Обоснование выбора носителя йода
Для доставки в организм органической формы йода требуется органический носитель. И для данной роли лучше всего подходят белки. Это в первую очередь связано с тем, что йод обладает большим сродством к белкам. В организме он связывается и транспортируется белками. Во-вторых, белки - природные полимеры, способные взаимодействовать как с положительно заряженными (катионами), так и с отрицательно заряженными (анионами) химическими элементами и соединениями.
Комплекс йод-белок отличается высокой прочностью. Извлечь йод из белковых соединений путем диализа не удается, тогда как из его комплексов с крахмалом и поливиниловым спиртом, весь йод легко извлекается при диализе [Щеплягина Л.А., 1999].
В последние годы сложилось стереотипное мнение, что органическая форма йода- это йод, связанный с тирозином. И, по существу, все известные методы йодирования отличаются способом окисления йодида для получения связи С -1 (С - тирозин) чисто химическим синтезом в опытах in vitro [Хаки-мов Х.Х., Татарская А.З., 1985; Томчани О.В. и соавт., 2001; Герасимов Г.А.и соавт., 2002].
Однако, учитывая свойства элемента, его высокую химическую активность, реально предположить и то, что он может взаимодействовать, помимо тирозина, и с функциональными группами других аминокислот, при этом не обязательно с образованием ковалентной связи. Как галоген, йод проявляет свойства катиона или аниона в зависимости; от соединения. Следовательно, при определенных условиях, в присутствии ионизированных положительно заряженных групп, он может вести себя как анион.
Известно, что йод всасывается из верхнего отдела кишечника в виде йодида, который в дальнейшем "органифицируется" в щитовидной железе [Конышев В.А., 1985; Балаболкин МИ., 1988; Авцын А.П., 1991; Касаткина Э.П., 2003]. Другого механизма включения йода в щитовидную железу не известно.
Однако при использовании соединения "тирозин -1" или других аминокислот при образовании связи C-I йод имеет положительный заряд, следовательно, для его усвоения щитовидной железой необходим дополнительный этап перехода Ґ — Г.
Таким образом, вид связи C-I не является решающим фактором при подборе носителя, скорее всего, необходим носитель, обеспечивающий доставку в организм йода в виде йодида (Г). Именно большей частью пищевые белки или их структурные компоненты могут обеспечить такую форму йода.
В качестве носителей целесообразнее рассматривать пищевые белки.С целью рационального использования и более глубокого изучения всех видов тканей вторичного сырья мясной промышленности на первом этапе исследований (1991-1997 гг.), нами были изучены свойства эластической ткани и возможности ее использования на пищевые цели. В настоящее время данный вид вторичного сырья является неиспользуемым материалом в мясной промышленности из-за высокой прочности. Свойства эластической ткани (эластичность и прочность) определяются основным белком — эластином [Рогов И.А. и соавт., 2000]. Известно,, что выйная связка в нативном виде не подвергается действию ферментов пищеварительного тракта [Антипова Л.В., Жеребцов НА., 1991].
Для исследования использовали выйную связку, выделенную при жидовке шейного отруба крупного рогатого скота на Улан - Удэнском мясокомбинате. Выйную связку зачищали от остатков жировой и мышечной тканей, промывали в проточной воде, измельчали на волчке с диаметром решетки 2-3 мм. Для дальнейшего исследования ткани использовали физические методы обработки, применяемые в мясной промышленности: температурная и ультразвуковая обработки. Параметры обработки также использовали принятые для размягчения мышечной и соединительной тканей [Рогов И.А. с соавт., 1987; Безлюдова Г.А., 1987; Горковец Н.С. с соавт., 1987; Ковалев Ю.И., 1988; Горшков А.И. с соавт., 1990; Рудинцева Т.А. с соавт., 1991; Беляев М.И. с соавт., 1992; Титов Е.И, с соавт., 1995; Забашта А.Г. с соавт., 2002].
Варка проводилась в воде при температуре 98±2 С, в течение 60 и 120 минут. Для проведения стерилизации навеску измельченной: выйной связки помещали в ампулу, запаивали трубку. Стерилизацию проводили на масляной бане при температуре 120 С в течение 10, 20 и 50 минут. Для обработки ультразвуком навеску измельченной выйной связки в стакане помещали в водную среду ультразвуковой емкости (частота 25 кГц и продолжительность 15 мин).
После предварительной обработки навески эластической ткани исследовали на степень перевариваемости, путем моделирования среды пищеварительного тракта (рН + температура + фермент) с использованием классического метода Покровского А.А., Ертанова И.Д. (1965). Результаты представлены в табл. 7 свидетельствуют, что выйная связка способна перевариваться под действием протеолитических ферментов пищеварительного тракта. Учитывая, что разный вид обработки приводит к различной степени нарушения структуры выйной связки, то повышение степени перевариваемости, скорее
В литературе встречается информация о способности соединительнотканных белков выполнять функции пищевых волокон животного происхождения [Рогов И.А. и соавт., 1987]. Однако ни где не приводятся экспериментальных результатов, подтверждающие эти свойства, С учетом того, что степень переваривания коллагена, по разным литературным источникам варьирует от 75% до 95% [Риго Я., Хорват Н., 1987; Николаевская В.Р. и соавт., 1989; Горшков А.И. и соавт., 1990; Ковалев Ю.И., Рогов И.А., 1990; Бакулева В.И., 1991; Жаринов А.И. и соавт., 1992; 1993; Антипова Л.В. и соавт., 2002; Римарева Л.В., 2002], трудно однозначно утверждать о его детоксици-рующих свойствах, при такой высокой степени перевариваемости.В случае эластической ткани, учитывая небольшую степень перевариваемости (тепловая обработка - 61%), возможно прогнозирование ее взаимодействия с токсичными элементами.
Известно, что при попадании в пищеварительный тракт тяжелые металлы способны взаимодействовать с пищевыми волокнами, белками [Уильяме Д., 1975; Конышев В.А., 1980; Herbertsson М., 1985; Тогда R.B., Curtis DJ.,1986; Scheeman B.O., 1986; Лившиц О.Д., 1986]. В результате связывания белков с бинарными металлами, в частности с тяжелыми металлами, образуется комплекс белок-металл4"2, который не расщепляется в организме.
В экспериментах in vitro и in vivo исследована способность эластической ткани, связывать ртуть, свинец и кадмий. Данный выбор тяжелых металлов обусловлен их техногенностыо, высокой токсичностью при воздействии на человека и. тем, что основным источником их попадания в организм является пища [Карапетьянц М.Х., Дракин СИ., 1981; Любченко П.Р., 1984; Иванова Л.А., Нижарадзе М.З., 1986; Волкова Н.А., Карплюк И.А., 1990; Богомазов МЛ., 1992; Джекобе М.М., 1993; Добровольский В.В., 1998; Иванова Р.А., 2001; Донченко Л.В., Надыкта В .Д., 2001; Гичев Ю.П, 2000; 2002; За-кревскийВ.В.,2004].
В опытах in vitro была воспроизведена модель пищеварительного тракта путем последовательного изменения кислотности среды: от рН 2,0 (желудок) до рН 8,0 (кишечник).В измельченные, обработанные (варка при температуре 98+2 С, в течение 120 мин) и охлажденные до комнатной температуры образцы 1 г эла-стической ткани вносили растворы солей металлов по 1 см . Использовали растворы азотнокислого свинца с концентрацией металла 0,05%, йодида кадмия - 0,05% и азотнокислой ртути - 0,01%. Выбор концентрации обусловлен методами определения металлов.
Степень переваривания белка (рис 15) при обработке эластической ткани растворами тяжелых металлов снизилась в среднем от 16% (ртуть) до 20% (кадмия), по сравнению с эластической тканью (контроль). Однако достоверно утверждать какой металл больше снизил степень перевариваемости элаетической ткани трудно, так как значения СПБ находятся в пределах стандартного отклонения средних величин.
Снижение степени перевариваемости и отсутствие свободных форм металлов могут служить косвенным доказательством образования комплек
Свойства йодсодержащей добавки в рыбных фаршах
Рыбная: продукция: обладает высокой пищевой:: ценностью,, богата минеральными веществами, в частности,. йодом; Однако- в- "биогеохимиче ских провинциях", регионах, отдаленных от побережья морей и.океанов- содержание; йода, в: рыбе: отсутствует. Следовательно, целесообразно введение биологически активной добавки- врыбную фаршевую систему.
Технология;фаршевых продуктов, в::ТОМ .чиеле:и.рыбных, позволяет с одной:стороны; максимально использовать.сырьевые ресурсы, с другой:стороны расширяет; возможности использования различных добавок для придания определенных свойств; системе.. Дия; производства фарша, обычно используются менее, ценные виды рыб;
Для. модельных опытов;, использовали; местные виды рыб:, сорога; и; омуль. Технология;, получения рыбного фарша включала следующие этапы: размораживание рыбы, мойка, разделка,, двукратное измельчение (диаметр решетки- 2-3 - мм);.. Соотношение: сорош:. омулям - V: 2. ЙоДтЭлаетин . ; вносил», на- конечном:; этапе; составления? фарша. Были исследованы::три, образца: фар-шеш контрольный- без І добавки;; опытный; 1 - на,99 г фарша бьіло.=внесено; ї г йЬдатЭлаетинафаменась1рБя);;:опБ1ТНЪ1Ш2" - натООче фарша; был добавлен 1- г йод-эластина евержрецептуры),.Віікаждом; случае, содержание .микроэлемента; составляло; 150-MKF.-йода:в фарше. Исследованыьизменения :.функциональг но-технологичееких- свойетв;( ШС)-рыбного: фарша:
Анализируя данные,. представленные в-табл. 26. можно: отметить,, что; использование: "Йод-эластин" в: рыбной фаршевош системе: не: приводит к-, знанительным: изменениям- функциональногтехнолоЕических свойств: Жет существенных: различий, и? между образцами: опытной. 1 И: опытной- 2. Шо-видимому,. 1%: замена сырья на "Йод-эластин" не. влияет, на измененияФТС всего;фарша..0 бразцБЬфарше йшодвергалитепловой.обрабЬтке- жарке:. ШЬ:органо-леитическим: показателям.- образцы;не;отличались-друрот;друга;
Содержание.йода влдотовомшродуктесоетавилогв среднем: Ї3:8і,5±1 5: MKF. Следовательно; сохранности:микроэлемента: - 92,3%. Различиям в- образцах: опытный-% p38-4 ±2j міст) и-,опытный2еf:138 6i0;9;MKF);,погСодержанииі йода варьировалиш тгределаж стандартного; отклонения;..
Такими образом, 1% замена: сырья?; на; "Мод-эластин 1 не: влияет на: функционально-технологические: свойства; рыбного: фаршам а. также, потери;176 йода не зависят от способа введения биологически активной добавки. Потери микроэлемента после обработки составили 7,7%.
С точки зрения коллоидной химии, молоко представляет собой полидисперсную систему. Дисперсные фазы молока находятся в ионно-молекулярном (минеральные соли, лактоза), коллоидном (белки, фосфат кальция) и грубодисперсном (жир) состояниях.
Сырьем в молочной промышленности являются цельное молоко и отдельные его компоненты (жир, белок, казеин, лактоза). Молоко и молочные продукты имеют высокую пищевую ценность. Они достаточно широко используются и рекомендуются практически во всех рационах питания людей разных категорий.
В ходе эксперимента на модельных системах исследовано поведение "Йод-эластина" в молоке и молочных продуктах с точки зрения сохранности йода и изменения показателя химического свойства молока - титруемой кислотности. В соответствии с ГОСТ 13264 данный показатель является критерием оценки качества молока, Кислотность свежего молока равна 16-18 Т.
Один градус Тернера соответствует 0,009% молочной кислоты. Титруемая кислотность молока обуславливается наличием белков, кислых солей и растворенного диоксида углерода.
Свежее натуральное молоко с повышенной естественной кислотностью (19 Т) пригодно для производства кисломолочных продуктов и сыра. Молоко с повышенной приобретенной кислотностью (более 20 Т) не принимается для промышленной переработки, так как при нагревании молока кислотностью 25-27 Т оно сворачивается. Проверены основные процессы, ис пользуемые при переработке молока: механическая и тепловая обработка, свертывание молока.
Механическая обработка - сепарирование молока. В цельное молоко было внесено 0,1 % "Иод-эластина", концентрация микроэлемента — 300 мкг. "Йод-эластин" в молоке хорошо растворим, минимальное соотношение 1: 7. После сепарирования определяли показатели: титруемую кислотность и содержание йода в обезжиренном молоке и сливках (табл. 27). Показатель титруемой кислотности, определяющий свежесть молока был равен 18Т. Установлено, что при механической обработке потери микроэлемента составили 23%. Вероятно это связана с потерями молока при сепарировании.
Тепловую обработку обезжиренного молока проводили при четырех режимах: длительная (63С, 30 мин); кратковременная (76...78С, 15-20 с); мгновенная (100С, без выдержки); стерилизация (121С, 30 мин).
Модельные опыты показали, что любая тепловая обработка приводит к повышению титруемой кислотности, в опытных образцах, кроме кратковременной обработки, данный показатель несколько ниже контроля.
Количество йода определяли относительно содержания его в обезжиренном молоке после сепарирования. Установлено, что при тепловой обработке потери йода зависят от температуры и продолжительности процесса. Так, наименьшие потери йода обнаружены при мгновенной обработке 2,3%, при стерилизации потери йода составили 100%.
Однако при внесении "Иод-эластина" после сепарирования, степень сохранности йода при стерилизации 53% .В ходе экспериментальных исследований изучен процесс свертывания белков молока молоко свертывающим ферментом. В обезжиренное молоко при температуре 30С вносили 1%-ный раствор фермента, из расчета 2,5 г на 100 кг молока [Банникова Л.А. и соавт., 1987]. По истечении 35 минут в обеих группах образовался сгусток. В опытном образце наблюдалось лучшее отделение сгустка от сыворотки, и она была более прозрачной, чем в контроле. Данные табл. 28 свидетельствуют о том, что йод локализуется в сгустке, стимулируя эффективность отделения сыворотки.
При производстве кисломолочных продуктов важным этапом является свертывание белков молока сквашиванием. Для воспроизведения данного процесса, применительно к молочнокислым напиткам обезжиренное молоко подогревалось до 85-87 С с выдержкой при этой температуре 3-5 мин, затем охлаждалось до 30 С, после чего вводили 5% закваски. Процесс сквашивания проводили при температуре 30С и контролировали процесс по нарастав нию кислотности (рис 45).
Свертывание молока в опытном образце произошло через 5 часов, в контрольном - 6 часов. При определении йода установлено, что он сохранился в сгустке.
Таким образом, в ходе эксперимента установлено, что "Иод-эластин" может быть использован в качестве йодсодержащей добавки при производстве обогащенных кисломолочных продуктов.
Хлеб является одним из самых необходимых продуктов питания и доступен для бол ьшинства населения.При решении проблем восполнения недостающих в питании нутриен-тов обогащение хлеба стоит на первом месте. Так, еще 1940 году было пред
