Введение к работе
Актуальность работы. Железодефицитная анемия является распространенным заболеванием среди населения. Особенно уязвимой категорией населения являются дети и беременные женщины. В условиях демографического спада это приводит к рискам проявления опасных последствий, таких как снижение рождаемости и увеличение детской смертности. Во избежание этих последствий необходимо проводить исследования в области получения лечебно - профилактических продуктов, направленных на устранение железодефицита.
В настоящий момент только около 25% разработчиков патентов по направлению устранения железодефицита предлагают продукцию на основе гемового железа. Предлагаемые технологии, при этом, имеют недостатки. Важным также является и то, что с 2007 года наблюдается снижение количества новинок в области выпуска данной продукции. При этом, во многих препаратах для профилактики железодефицита на основе крови убойных животных (такие как гематоген, пантогематоген) используют невыделенный гемоглобин, а пищевой альбумин, который получают из цельной крови. В таком случае организм человека рискует получить избыточное количество аллергенных компонентов, представленных в основном лейкоцитами и их модификациями, которые присутствуют в крови сельскохозяйственных животных.
Таким образом, имеющиеся технологии получения профилактических продуктов из крови сельскохозяйственных животных не совершены и поэтому необходимо аналитическое и практическое исследование вариантов переработки крови для разработки эффективной технологии противоанемических продуктов для профилактики железодефицита.
Работа проводилась в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» по теме «Разработка высокоэффективной технологии получения противоанемических продуктов на основе крови убойных животных», соглашение №14.132.21.1763.
Степень проработки темы исследований. Исследования по получению продуктов для профилактики железодефицита человека обобщены в трудах А.И. Жаринова, М.Л. Файвишевского, О.И. Кочерги, Т.А. Руцковой, А..В. Устиновой, Дж Голдмана и др.
По данным Федерального института промышленной собственности в настоящее время зарегистрировано порядка 98 российских патентов, относящихся к тематике железодефицита (железодефицитной анемии). Большинство этих патентов более чем десятилетней давности. Патенты распределяются по следующим основным отраслям промышленности: пищевая, фармацевтика, медицина, ветеринария. При этом, к пищевой промышленности по данной тематике относится более половины патентов (58%). Только в 25% случаев разработчики патентов по направлению устранения железодефицита предлагают продукцию, в состав которой входит гемовое железо, остальные патентные разработки включают различные комплексы железа: сульфаты или лактаты железа, различные оксиды железа, ионы железа, а также железо сернокислое. В 20 % случаев продукция заявлена как средство для устранения железодефицитной анемии. В остальных 80% случаев разработчики предлагают продукт с повышенным содержанием железа, который обладает лечебно-профилактическим действием. Такая продукция, как правило, включает повышенное содержание и других микронутриентов и витаминов.
Таким образом, большинство ученых, занимающихся данной тематикой, преследуют цель интенсификации профилактики и лечения железодефицитной анемии на основе гемового железа.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы явилось исследование и разработка технологии продукта из крови сельскохозяйственных животных для профилактики железодефицита. Для реализации поставленной цели были определены следующие задачи исследований:
исследование процесса стабилизации крови КРС и свиней и разработка способа стабилизации с одновременной консервацией, позволяющего сохранить нативность оболочки эритроцитов;
подбор технологических параметров фракционирования крови КРС и свиней;
исследование и подбор параметров гидролиза эритроцитарной массы крови КРС и свиней;
исследование хранимоспособности готового продукта;
апробация результатов работы на предприятиях отрасли и разработка технической документации.
Научная новизна работы:
подобраны параметры стабилизации цельной крови с одновременной консервацией с целью повышения устойчивости оболочки эритроцитов, что позволяет применять более высокие значения фактора разделения при фракционировании крови;
проведена сравнительная оценка кислотного гидролиза эритроцитарной массы крови сельскохозяйственых животных лимонной и уксусной кислотами, доказано, что применение гидролиза пищевыми кислотами спопобствует выделению гемового железа из общей массы белка, а также достижение необходимой степени гидролиза и получение аминопептидных комплексов из белковой фракции эритроцитарной массы;
научно обоснованы параметры гидролиза с учетом особенностей физико- химических свойств эритроцитарной массы крови;
выявлены различия во фракционном составе амино-пептидных комплексов гидролизованной массы в зависимости от вида животного;
разработана технология получения продукта из крови сельскохозяйственных животных для профилактики железодефицита.
Теоретическая и практическая значимость работы. Разработан способ стабилизации крови КРС и свиней, позволяющий предотвратить свертывание крови и одновременно оказать эффект консервации, что позволяет расширить возможности процесса фракционирования. Определены технологические параметры (концентрация вносимых реактивов в качестве «стабилизаторов- консервантов», продолжительность фракционирования, фактор разделения) для стабилизации с последующим фракционированием крови, позволяющие при минимальных затратах выделять из крови максимально возможное количество железа.
Разработаны технологические режимы ведения гидролиза эритроцитарной массы, выделенной фракционированием, для достижения эффекта получения смеси гемового железа и аминопептидных комплексов (температура, продолжительность, концентрация вносимой кислоты.
Разработана рецепура и технологическая схема производства продукта для профилактики железодефицита, исследованы физико-химические показатели и показатели безопасности готового продукта, исследованы сроки и условия хранения готового продукта, разработана техническая документация, исследована экономическая эффективность выработки продукта
Получен патент (РФ) № 2457847 (дата приоритета 30.12.2010 г.) «Способ разделения свиной крови на плазму и эритроцитарную массу». Имеется решение о выдаче патента по заявке № 2011109971/10(014541) от 16.03.2011 г. «Устройство для переработки крови сельскохозяйственных животных и его применение».
Методология и методы исследования.
Массовую долю железа определяли по ГОСТ 30648.3-99. Содержание белка определяли на анализаторе общего азота (белка) «RAPID N ELEMENTAR», работающего по методу Дюма. Осуществляется сжигание пробы с регистрацией общего азота на детекторе теплопроводности. Для количественного определения массовой доли амминого азота использовали метод Лоури. В данном методе сочетаются две реакции. Первая - биуретовая реакция. Во второй реакции (собственно реакция Фолина) задействован реактив Фолина-Чокальтеу. Активную кислотность определяли по активности ионов водорода с помощью потенциометрического анализатора. Молекулярно- массовое распределение белков и пептидов в получаемых гидролизатах оценивали электрофоретическим способом в полиакриламидном геле (ПААГ) методом Лэмли. Просмотр и фотографирование гелей проводили на УФ- трансиллюминаторе TCP-20M («Vilber Lourmat», США) при длине волны излучения - 312 нм. Аминокислотную последовательность образованных пептидов определяли с помощью автоматического секвенатора, работающего по методу Эдмана. Активность воды определяли на стендовой установкен. В установке реализован косвенный метод определения активности воды, который основан на предварительном установлении равновесной относительной влажности воздуха в рабочем пространстве установки. Массовую долю влаги определяли арбитражным методом по ГОСТ Р51479-99.
Положения, выносимые на защиту.
процесс стабилизации крови с одновременной консервацией;
технологические параметры фракционирования крови;
технологические режимы и параметры гидролиза эритроцитарной массы крови;
сроки и условия хранения готового продукта.
Степень достоверности и апробация работы. Основные положения диссертации получили одобрение на научно-практических конференциях, симпозиумах, семинарах и конгрессах, в том числе на IV Всероссийской конференции с международным участием студентов, аспирантов и молодых ученых «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово 2011 г), на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития пищевой промышленности и инновационные технологии пищевых производств» (Углич, 2011), на VI Всероссийской конференции научно- практической конференции с международным участием (Магнитогорск: МиниТип, 2011 г), по итогам докладов и выставок получено 2 диплома и 3 сертификата. По материалам диссертации исследований опубликовано 10 печатных работ, из них 3 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, экспериментальной части, выводов, списка использованных источников и 5 приложений. Основной текст работы изложен на 106 страницах, включает 27 рисунков и 30 таблиц. Список использованных источников включает 150 российских и зарубежных авторов.
