Документ 2745235

технологии
ЛИТЕРАТУРА
1. Арышенский Ю.М., Гречников Ф.В. Теория
и расчеты пластического формоизменения
анизотропных материалов. М.: Металлургия,1990.
304 с.
2. Богатов А.А. Механические свойства и модели
разрушения металлов. Екатеринбург: ГОУ ВПО
УГТУ-УПИ, 2002. 329 с.
3. Гречников Ф.В. Деформирование анизотропных
материалов. М.: Машиностроение, 1998. 446 с.
4. Колмогоров В.Л. Механика обработки
металлов давлением. Екатеринбург: Уральский
государственный технический университет (УПИ),
2001. 836 с.
5. Нечепуренко Ю.Г., Яковлев С.П., Яковлев С.С.
Глубокая вытяжка цилиндрических изделий из
анизотропного материала. Тула: ТулГУ, 2000. 195 с.
6. Хилл Р. Математическая теория пластичности. М.:
ГИТТЛ, 1956. 408 с.
7. Яковлев С.П., Кухарь В.Д. Штамповка анизотропных
заготовок. М.: Машиностроение, 1986. 136 с.
8. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А.
Обработка давлением анизотропных материалов.
Кишинев: Квант. 1997. 331 с.
С.С. Яковлев, д.т.н., профессор Тульского государственного
университета,
тел.: +7 (4872) 35-14-82, e-mail: [email protected],
Юрий Григорьевич Нечепуренко, д.т.н., профессор, генеральный
директор ОАО «Щегловский вал»
300004, г. Тула, ул. Щегловская засека, д. 31 б
НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ
ОЛИГОСАХАРИДОВ ПЕКТИНА С ПОВЫШЕННОЙ
БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ
С.Н. Бутова, С.Ю. Солдатова
Московский государственный университет пищевых производств
THE NEW TECHNOLOGY OF PECTIN
OLIGOSACCHARIDES WITH HIGH BIOLOGICAL ACTIVITY
S.N. Butova, S.Ju. Soldatova
Пектин – полисахарид растительного происхождения, который обладает большим спектром биологической активности. В
Московском государственном университете пищевых производств
разработана технология получения пектина с низкой степенью полимеризации и этерификации путем ферментативного гидролиза
растительного сырья. Полученная дисперсия олигосахаридов
пектина обладает повышенной биологической активностью.
Рекомендуется использование такого пектина в качестве БАД или
добавление ее в функциональные пищевые продукты.
Pectin is a polysaccharide of vegetable origin, which has a large
spectrum of biological activity. In the Moscow State University of Food
Production the technology of reception of pectin with a low degree
of polymerization and esterification by enzymatic hydrolysis of plant
materials is developed. The resulting dispersion of oligosaccharides of
pectin has a high biological activity. We recommend the use of pectin
as a dietary supplement or its addition to functional foods.
Ключевые слова: биологическая активность, олигосахариды,
пектин, полисахариды, ферментативный гидролиз, функциональные продукты.
Keywords: biological activity, oligosaccharides, pectin, polysaccharides, enzymatic hydrolysis, functional products.
Агрессивная среда обитания, созданная человечеством за последнее столетие, крайне отрицательно
сказывается на выживаемости всех биологических
видов. Организм человека также с трудом приспосабливается к радикальным изменениям условий существования, что ведет к напряжению его
адаптационных и иммуных механизмов, вплоть
до нарушений работы этих систем. По данным Госкомстата, общая смертность населения в России в
1,5 раза выше, чем смертность в развитых странах.
При этом большое количество смертей приходится
на людей трудоспособного возраста [6].
Особое значение имеют при этом неблагоприятные изменения во внутренней среде организма,
характеризующиеся накоплением чужеродных
веществ – ксенобиотиков. Многие из них имеют
гидрофобную природу и легко встраиваются в биомембранные (липидные) структуры клеток, нарушая
их функции.
Необходимость нейтрализации и выведения
ксенобиотиков из организма, увеличения его адаптационных ресурсов требует активизации биохимических механизмов, дополнительного введения
биологически активных веществ и нутрицевтиков.
Именно поэтому в последние десятилетия медики
и физиологи говорят о необходимости создания
нового поколения пищевых продуктов, сбалансированных по составу и содержащих биологически ак-
32
ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
2011/2
технологии
тивные вещества для нормализации работы органов
и систем. Такие продукты оказывают благоприятное
влияние на состояние здоровья человека, повышают
сопротивляемость организма, регулируют многие
физиологические процессы – человек способен вести
активный образ жизни до глубокой старости [3].
Взаимодействие профильных государственных
научных учреждений и отраслевых высших учебных
заведений с ведущими пищевыми предприятиями позволило разработать целый ряд продуктов с
функциональными свойствами. В настоящее время
населению предлагается большой ассортимент продуктов питания, обогащенных витаминами, пищевыми волокнами, другими биологически активными
веществами. При производстве продуктов нового
поколения используются наукоемкие технологии,
обеспечивающие направленное формирование функциональных свойств пищевых продуктов, в которых
сохраняется биологическая активность нутриентов.
Целью государственной политики в области
науки и технологий является переход к инновационному пути развития с учетом последних достижений научной и технической мысли. Принятая
российским правительством в августе 2007 г. федеральная целевая программа определила как приоритетное развитие новой отрасли прикладной науки
– нанотехнологий, т.е. технологий, имеющих дело
с частицами вещества разметом 1-50 нанометров.
Известно, что физические и химические свойства
вещества в этой области размеров отличаются как
от свойств отдельных атомов и ионов, так и свойств
массивного вещества. Особые, часто весьма замечательные свойства вещества в наносостоянии дают
прекрасные перспективы их применения во многих
областях жизни, что является главной причиной
столь высокого интереса к нанотехнологиям.
Способность наночастиц проникать сквозь
клеточные мембраны и избирательно накапливаться
в определенных клеточных структурах позволяет не
только направленно доставлять необходимые дефицитные питательные вещества к заданным клеткам
– мишеням, но и действовать в определенном направлении. Можно прогнозировать, что наночастицы
позволяет решить проблему разбалансированности и
дефицита рациона человека на клеточном уровне.
В соответствии с Национальной программой
по развитию и совершенствованию нанотехнологий
Московский государственный университет пищевых
производств проводит научные исследовательские
работы по получению наночастиц и нанодисперсий с
целью использования их в пищевых и лечебно–профилактических продуктах функционального назначения. На основе уже имеющихся инновационных
технологий создан Технопарк с элементами бизнесинкубатора для разработки, апробации и масштабирования технологий для пищевой промышленности,
фармацевтики и биотехнологии.
Одно из направлений работы – получение путем
ферментативного гидролиза из растительного сырья
(стебли, ботва, листья, отработанная мезга плодов и
ягод) пектина с повышенной биологической активностью. Молекула пектина – макромолекулярное
соединение, представляющее собой полисахаридные
цепи из остатков D-галактуроновой кислоты, которая соединена α-(1→4) гликозидными связями в нитевидную молекулу полигалактуроновой (пектиновой) кислоты. В главную цепь включается рамноза,
а в боковых цепях молекулы могут присутствовать
остатки нейтральных моносахаридов L-арабинозы,
D-галактозы, D-ксилозы и фруктоза [2, 7].
Особый интерес к пектину возник в конце прошлого столетия, когда появились первые сведения
о его способности выводить из организма тяжелые
металлы (свинец, ртуть, цинк, кобальт, молибден)
и изотопы цезия, стронция, иттрия, биогенные
токсины, ксенобиотики, продукты метаболизма и
биологически вредные вещества, способные накапливаться в организме: холестерин, желчные кислоты, мочевину, продукты тучных клеток [5] .
Пектин не переваривается в желудке, не превращается в жировые отложения, а впитывает и
выводит вредные вещества из организма, поэтому
он эффективно используется как профилактическое
очищающее средство в условиях сильно загрязненной окружающей среды. Обладая высокой сорбционной активностью, пектин при применении внутрь
адсорбирует из кишечного содержимого токсичные
вещества, предупреждает их всасывание в кровь из
желудка и кишечника, печени, почек. Применению
пектина как лечебно-профилактического средства,
направленного на общую детоксикацию и нейтрализацию действия ионов тяжелых и радиоактивных
металлов, посвящено значительное количество научных исследований в России и за рубежом [2, 4–5].
Результаты научных исследований также свидетельствуют об эффективности применения пектинов при заболеваниях, связанных с нарушением
обмена веществ, особенно с нарушениями липидного и углеводного обмена, сопровождающихся уже на
ранней стадии эндоинтоксикацией: сахарный диабет,
желудочно-кишечные заболевания, заболевания
печени и поджелудочной железы, ожирение.
При попадании в кислую среду желудка пектин набухает и образует гель, который увеличивает
вязкость содержимого желудка, создает ощущение
сытости и наполненности, что предотвращает переедание. Образующийся гель покрывает поверхность
слизистой оболочки желудка и кишечника, обеспечивая постепенное поступление питательных
веществ (в частности, углеводов) в кровь. Так проявляется гипогликемическое действие пектина [1].
Пектины обладают липидонормализующим
действием. Эксперименты показывают, что из всех
исследованных пищевых волокон, таких как гуммиарабик, целлюлоза, пшеничные отруби и каррагинаны,
именно пектины в количестве 5–7% от суточного
рациона оказывают самое сильное гипохолестеринемическое действие и снижают уровень холестерина
ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
2011/2
33
технологии
в печени, что сопровождается уменьшением абсорбции холестерина и желчных кислот, активацией
липогенеза, увеличением фекальной экскреции жира.
Эта способность пектинов снижать уровень холестерина в организме нашла применение в диетотерапии
больных с сердечнососудистыми заболеваниями.
Пектин успешно используют для лечения атеросклероза, гемофилии, при заживлении ран и ожогов, при
лечении бактериальных инфекционных заболеваний
желудочно-кишечного тракта и т.д.
Защитное действие пектинов объясняется
также их способностью вместе с другими пищевыми волокнами улучшать работу (перистальтику)
кишечника, способствуя тем самым более быстрому
выведению токсинов и недоокисленных веществ из
организма [4].
Специалистами установлено, что продуктами
кишечной ферментации пектинов являются С1-С6монокарбоновые кислоты, в том числе С2-С4-кислоты (уксусная, пропионовая и масляная). У человека
эти короткоцепочечные жирные кислоты легко абсорбируются в кишечнике и обеспечивают от 5 до
10% базальной энергетической потребности [2].
Пектин обладает уникальными особенностями
из-за разнообразной биологической активности.
Однако общебиологическая активность пектинов в
значительной мере зависит от состава и свойств пектиновых веществ: их молекулярной массы, степени
этерификации [1]. Так, наибольшей биологической
активностью обладает пектин с низкой степенью
полимеризации – 5–8 мономеров в молекуле. Такие
фракции пектина проявляют повышенные сорбционные свойства в отношении тяжелых металлов и
радионуклидов, а также высокую иммуномодулирующую и бифидогенную активность. Сравнительные
исследования показывают, что сорбционная емкость
низкоэтерифицированного пектина по отношению
к свинцу и меди в 3–5 выше, чем у активированного
угля, микрокристаллической целлюлозы, полифепана, сплата, энтеросорба.
Разработанная в МГУПП технология позволяет
получать пектин низкой степени полимеризации и
этерификации из разнообразного растительного
сырья и отходов его переработки. Такой пектин обладает повышенной биологической активностью,
сорбционной емкостью и комплексообразующей
способностью, поскольку в нем содержится больше
свободных связей и активных центров, взаимодействующих с токсичными веществами, а также с
компонентами клеточных мембран. Использование
такого пектина в качестве БАД или добавление ее в
пищевые продукты увеличивает их функциональные свойства и оказывает общее оздоравливающее
воздействие на организм.
Таким образом, внимание, которое в последние
годы уделяется производству пектина, подчеркивает
его значимость как ценного компонента в рационе
питания, так и в качестве биологически активной добавки. Однако на сегодняшний день в России пектин
34
не производится. 80% импортируемых пектинов
закупаются в Дании, Чехии, Германии и Финляндии.
Тем не менее, объемы сырьевых ресурсов для производства пектина в России значительны.
В связи с этим может представлять интерес
создание предприятия по производству высококачественного медицинского пектина, основой для
которого будет инновационная технология получения пектина из растительного сырья, разработчиком
и патентообладателем которой является МГУПП.
Опытное производство на базе научно-технического инновационного центра дает возможности для
дальнейшего проведения научных исследований
по совершенствованию технологии и ассортимента
пектина, быстрого внедрения результатов и быстрой
экономической отдачи.
При успешной апробации проекта возможно
масштабирование производства в регионах, приближенных к сырьевым источникам (Ставропольский и
Краснодарский края, Брянская и Московская области). В дальнейшем МГУПП планирует принять непосредственное участие в создании наукоемных малых и средних предприятий по производству пектина
в качестве одного из учредителей, путем вхождения
за счет инновационных технологий или технических
проектов, или за счет инвестирования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Донченко Л.В., Фирсов Г.Г. Пектин: основные
свойства, производство и применение. М.: ДеЛи
принт. 276 с.
2. Дудкин М.С., Сагайдак Т.В. и др. Пищевые волокна
побочных продуктов переработки зерна и сахарной
свеклы как сорбенты экологически вредных веществ
// Известия вузов. Пищевая технология, 1999, №4.
С. 87–88.
3. Истомин А.В., Пилат Т. Л. Гигиенические аспекты
использования пектина и пектиновых веществ в
лечебно-профилактическом питании. Пособие для
врачей. М., 2009. 44 с.
4. Зелинский Г.С. Пищевые волокна в
рациональном питании человека: Сб. науч. трудов
ЦШЖГЭИМинхлебопродуктов. 1989. С. 10–14.
5. Компанцев В.А., Кайшева Н.Ш., Гокжаева
Л.П. Комплексообразование пектинов с
ионами поливалентных металлов. М.: Пищевая
промышленность. 1990. № 11. С. 39–40.
6. Россия в цифрах. 2010: Крат.стат.сб. Росстата. М.,
2010. 558 с.
7. Шелухина Н.П. Научные основы технологии
пектина. Фрунзе: Илим. 1988. 168 с.
Светлана Николаевна Бутова, д.б.н., профессор, заведующая
кафедрой «Технология продуктов биоорганического синтеза»
Московского государственного университета пищевых производств,
тел.: +7 (499)158-70-41, е-mail: [email protected] [email protected]
Светлана Юрьевна Солдатова, к.т.н., доцент кафедры «Технология
продуктов биоорганического синтеза» Московского государственного университета пищевых производств
тел.: +7 (499)158-7249, е-mail: [email protected].
125080, г. Москва, Волоколамское ш., д. 11.
ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
2011/2