Ю.А. СИНЯВСКИЙ, А.Д. ТОЛЕПБЕРГЕНОВА АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА ФЕРМЕНТИРУЕМЫХ НАПИТКОВ (ЗАО "Институт питания РК")

Ю.А. СИНЯВСКИЙ, А.Д. ТОЛЕПБЕРГЕНОВА
АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА ФЕРМЕНТИРУЕМЫХ НАПИТКОВ
(ЗАО "Институт питания РК")
В настоящей статье излагаются экспериментальные данные, касающиеся оценки
антиоксидантных свойств ферментируемых напитков.На примере различных видов овощных
соков с использованием современных методов, характеризующих антиоксидантные свойства
биологических объектов, показано, что процесс ферментации овощных соков с помощью
молочнокислых бактерий усиливает их антиоксидантные свойства.Полученные результаты
позволяют использовать данный биотехнологический прием для получения продуктов не
только массового потребления, но и лечебно-профилактического назначения с
направленными антиоксидантными и детоксицирующими свойствами
Необходимо отметить, что приемы традиционной биотехнологии такие как, ферментация
молока, вина, пива, квашение и посол овощей и фруктов издревле использовались
человеком, а сейчас эти приемы получили как бы новое звучание, иное понимание /1, 2/.
С целью повышения пищевой и биологической ценности молока различных
сельскохозяйственных животных, а также натуральных плодовых и овощных соков широко
применяют процесс ферментации различными штаммами микроорганизмов с целью
получения сброженных лечебно-профилактических продуктов питания или напитков /3, 4, 5/.
В качестве заквасочного материала используют молочнокислые, пропионокислые,
бифидобактерии, а также комбинации или ассоциации штаммов микроорганизмов с высокой
биологической активностью /6, 7/.
Диетические свойства ферментируемых продуктов связаны с их легкой усвояемостью,
обусловленной частичным гидролизом белков, накоплением свободных аминокислот,
протеолиполитических ферментов, витаминов группы "В". В сброженных продуктах,
вследствие молочнокислого брожения, часть лактозы молока преобразуется в молочную
кислоту, последняя повышает ресорбцию витаминов, а также некоторых аминокислот,
которые образуются при ферментативном расщеплении белков. Кроме того, кисломолочные
продукты, стимулирующие секреторную и моторную функции желудка и кишечника, улучшают
процессы переваривания и усвоения пищи /8, 9, 10, 11/. В этой связи они являются
незаменимыми при лечении гепатитов различной этиологии, гастритов, энтеритов и колитов,
используются для зондового и энтерального питания и должны включаться в рацион
лечебного питания больных с нарушением обменных процессов, белково-витаминной
недостаточностью и общей астенизацией организма.
Так, высокая эффективность сброженных свекольного, морковного и капустного соков, а
также их комбинаций доказана при болезнях органов пищеварения, токсических отравлениях
чужеродными соединениями (соли тяжелых металлов, пестициды) а также радионуклидами
/12, 13, 14, 15, 16/. Повышенное содержание в напитках витаминов группы "В", РР, С, Е,
органических кислот, фенольных соединений придает им направленное антиоксидантное и
иммуностимулирующее значение /17, 18, 19/.
Учитывая диетические свойства овощных соков, перед нами была поставлена задача,
изучить антиоксидантные свойства овощных соков и некоторых органических кислот,
являющихся одним из основных метаболитов, накапливающихся в процессе
жизнедеятельности молочнокислых бактерий.
Материалы и методы исследования
В качестве материала были использованы препараты органических кислот, а также овощные
соки как натуральные, так и сброженные с помощью штаммов молочнокислых бактерий
(Lactobacillus acidophilus штаммы №97 и 630).
Антиоксидантную активность определяли по скорости накопления малонового диальдегида
(МДА) в ходе НАДФН-зависимого перекисного окисления липидов /20, 21/.
Антиокислительную активность органических кислот и овощных соков определяли при
помощи стабильного свободного радикала - дифенил-пикрилгидразина (ДФПГ) /21/.
Антиоксидантные свойства соков испытывались на модели перитонеальных макрофагов.
Радикалы кислорода регистрировались с помощью метода люминолзависимой
хемилюминесценции в системе макрофагов опсонизированных зимозаном /22/.
Результаты и их обсуждение
Результаты оценки антиоксидантной способности овощных соков и некоторых органических
кислот по накоплению малонового диальдегида - (конечного продукта ПОЛ) в ходе НАДФНзависимого перекисного окисления липидов в микросомальной фракции печени крыс
представлены в таблицах 1, 2.
Как видно из полученных данных, инкубация печеночных микросом с индукторами ПОЛ НАДФН и Fе2+, а также с органическими кислотами в концентрации 0,5 мг/мг белка,
приводила к ингибированию процессов перекисного окисления липидов о чем
свидетельствовало снижение скорости образования МДА. Наибольшая скорость
ингибирования ПОЛ или наименьшая в данном случае скорость образования малонового
диальдегида, была отмечена в случае инкубации микросом с аскорбиновой кислотой.
Следует заметить, что из рассмотренных органических кислот выраженные антиоксидантные
свойства, проявляли аскорбиновая, яблочная и уксусная. Другие органические кислоты
обладали этими свойствами в меньшей степени.
Таблица 1
Влияние органических кислот на скорость накопления МДА в ходе
НАДФН-зависимого ПОЛ в микросомах печени (М+m)
Наименование органической кислоты
Аскорбиновая кислота
Фумаровая кислота
Яблочная кислота
Альфа-кетоглутаровая
Янтарная кислота
Щавелево-уксусная кислота
Молочная кислота
Пировиноградная кислота
Уксусная кислота
Лимонная кислота
Контроль
нМ МДА/мг белка в мин
0,021+0,003
0,283+0,022
0,064+0,010
0,330+0,047
0,235+0,017
0,372+0,020
0,358+0,014
0,360+0,019
0,167+0,007
0,330+0,015
0,495+0,022
Результаты, касающиеся изучения антиоксидантных свойств овощных соков, приведены в
таблице 2.
Как видно из полученных данных, инкубация микросом с индукторами ПОЛ, а также с тем или
иным овощным соком приводила к изменению скорости накопления МДА. Наибольшая
скорость ингибирования перекисного окисления липидов была отмечена при инкубации
микросом с соком красной свеклы, как натуральным, так и сброженным, по сравнению с
капустным и морковным соками. При этом следует заметить, что внесение в среду инкубации
20 мкл сброженных овощных соков, приводило к наибольшему подавлению перекисного
окисления липидов, при этом результаты были статистически достоверны, по отношению к
контролю.
Таблица 2
Влияние овощных соков на скорость накопления МДА в ходе
НАДФН-зависимого ПОЛ в микросомах печени (М+m)
Наименование сока
Сок капустный натуральный
Сок капустный сброженный
Сок морковный натуральный
Сок морковный сброженный
Сок свекольный натуральный
нМ МДА/мг белка в мин.
0,408+0,034
0,334+0,019 x
0,417+0,016
0,344+0,030 x
0,386+0,015
Сок свекольный сброженный
Контроль n=5
0,241+0,017x
0,495+0,022
x - различия статистически достоверны по отношению к контролю
Процент снижения для сброженных капустного, морковного и свекольного соков составлял
18,1; 17,0 и 37,6 по сравнению с таковыми показателями в случае несброженных соков. Как
видно из полученных данных, антиоксидантные свойства в наибольшей степени выражены у
свекольного сока, причем его сбраживание способствует усилению антирадикальной
активности.
В другой серии исследований нами определялась антиокислительная активность
органических кислот и овощных соков при помощи свободного стабильного радикала дифенилпикрилгидразина (ДФПГ). Это один из широко распространенных методов
определения антирадикальной активности, принцип которого состоит в том, что ДФПГ
восстанавливается в реакции с антиоксидантом, при этом оптическая плотность его раствора,
измеренная при 517 нм, резко снижается. В отличие от метода определения антиоксидантной
способности по скорости накопления МДА, при помощи которого оценивается способность
липидов мембран микросом к окислению, а также возможность влияния на процессы ПОЛ
вносимых веществ (соки, орг. кислоты), в случае метода с ДФПГ - определяется способность
вещества взаимодействовать со стабильным свободным радикалом в простой химической
системе, т.е. общая антирадикальная активность.
В данном эксперименте была оценена антирадикальная активность целого ряда органических
кислот в зависимости от концентрации (5-500 мг% на пробу), а также изучены
антиоксидантные свойства овощных соков как сброженных, так и натуральных.
Как видно из результатов представленных в таблице 3, значения для антиокислительной
активности капустного и натурального морковного соков в реакции с ДФПГ существенно
между собой не отличались. Тогда как антиокислительная активность натурального
свекольного сока более, чем в 15 раз превышала значения для капустного и в 21 раз данные
для морковного соков.
Сбраживание увеличивало антиокислительную активность всех испытываемых овощных
соков по сравнению с натуральными. При этом антирадикальные свойства сброженного
свекольного сока по сравнению со сброженными капустным и морковным соками были
выражены заметнее.
Величина антирадикальной активности у сброженного свекольного сока была выше по
сравнению с натуральным на 167% и во много раз превышала цифры, полученные для
сброженного морковного и капустного соков.
Таблица 3
Определение антиокислительной активности овощных соков
в реакции с ДФПГ (М+m)
Наименование сока
Сок капустный натуральный
Сок капустный сброженный
Сок морковный натуральный
Сок морковный сброженный
Сок свекольный натуральный
Сок свекольный сброженный
Снижение оптической
плотности (отн. ед.)
0,019+0,005
0,044+0,002
0,014+0,004
0,037+0,003
0,298+0,033
0,797+0,023
п=5
(2, 4, 5, 6)
(1, 3, 5, 6)
(2, 4, 5, 6)
(1, 3, 5, 6)
(1, 2, 4, 6)
(1, 2, 3, 4, 5)
x -различия статистически достоверны относительно соков, обозначенных цифрами в
скобках.
В другой серии исследований антиоксидантные свойства соков испытывались на модели
перитонеальных макрофагов, у которых оценивались параметры, связанные с окислительным
метаболизмом макрофагов и выработкой ими активных радикалов кислорода (супероксидных
анион-радикалов 02), которые блокируются соединениями антиоксидантной природы.
Чем больше эффект блокирования свободных радикалов кислорода, тем более выраженной
антиоксидантной активностью должно обладать то, или иное испытываемое соединение или
препарат (в данном случае овощные соки). Метод позволяет оценить кинетические
параметры выработки супероксидных радикалов кислорода в процессе функционирования
макрофагов.
Таблица 4
Влияние соков на параметры люминолзависимой хемилюминесценции
макрофагов (М+m)
Наименование
сока
Контроль
Сок свекольный
сброженный
Сок свекольный
натуральный
Сок капустный
сброженный
Сок свекольный
натуральный
Максимальная
Интегральный
Интегральный
скорость ответа в показатель за 10 показатель за 20
мв/мин
мин. в мв
мин. в мв
13,36+0,41
1244,32+89,70
2778,42+106,00
2,54+0,11x
165,28+12,00x
364,26+8,05x
5,64+0,11x
437,67+15,31x
972,20+64,94x
4,19+0,41x
154,21+7,95x
503,76+43,71x
9,40+0,95x
597,28+41,80x
1601,30+145,86x
x -различия статистически достоверны относительно контроля, n=5
Как следует из полученных данных (таблица 4), максимальная скорость ответа в случае
добавления в среду инкубации 10 мкл того или иного овощного сока уменьшается во всех
опытных пробах по сравнению с контролем (10 мкл воды). Снижение максимального ответа
свидетельствует о падении интенсивности хемилюминесценции, и, следовательно, уровня
активных радикалов кислорода в среде инкубации. Сравнивая соки между собой, следует
обратить внимание на более выраженную антиоксидантную способность (меньшая скорость
ответа) у сброженного свекольного сока. Сок капустный сброженный по сравнению с
натуральным также обладал более выраженными антиоксидантными свойствами, но по
отношению к соку свеклы они были менее выражены. Аналогичная закономерность отмечена
также и при расчете интегрального показателя за 10 и 20 минут.
Таким образом, анализируя полученные данные по применению различных методов оценки
антиокислительной активности биологических субстратов, можно указать на то, что из
испытываемых овощных соков наиболее выраженными антиоксидантными свойствами
обладает свекольный сок. Сбраживание овощных соков с помощью молочнокислых бактерий,
значительно усиливает их антиокислительные, антирадикальные свойства по сравнению с
натуральными соками.
Среди рассмотренных выше органических кислот, наиболее выраженными антиоксидантными
свойствами обладали: аскорбиновая, яблочная, уксусная, щавелево-уксусная и
пировиноградная кислоты.
Основываясь на результатах исследований, касающихся изучения антиоксидантных свойств
ферментируемых соков, разработаны специализированные продукты для профилактики и
лечения железодефицитной анемии, хронических заболеваний органов пищеварения и
снижения токсического эффекта чужеродных соединений. Специализированные продукты
были созданы на основе композиций свекольного, капустного и морковного соков с
добавлением молочной сыворотки, комплекса витаминов и микроэлементов, а также
сброжены с помощью комбинаций молочнокислых бактерий с высокой биохимической
активностью.
В результате клинических наблюдений установлена высокая лечебно-профилактическая
эффективность продуктов у больных с хроническими заболеваниями органов пищеварения и
анемией гастроэнтерогенного происхождения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рогов А.И., Воякин М.П. Биотехнология и качество мясных продуктов // Мясн.
Промышленность СССР. 1987. 9. С. 3-4.
2. Зудин Д.В., Каптере В.М., Угодчиков Г.А. Автоматизация биотехнологических
исследований. М.: Высшая школа, 1987. 112 с.
3. Патент Япония. 54-142778. Сброженный овощной напиток. Опубл. 05.01.82.
4. Толстенко Л.А., Шаманова Г.П., Столерова А.В. Технология производства сухого
ацидофильного энпита. М., 1983. 105 с.
5. Синявский Ю.А., Жубанова А.А. Возможности использования метода иммобилизации
клеток микроорганизмов для получения продуктов массового потребления и лечебнопрофилактического назначения. // Биотехнология. Теория и практика. 1999. 1-2 (9-10), С.99106.
6. Сорокин Ю.Ю. Изучение роли некоторых штаммов молочнокислых палочек в образовании
свободных жирных кислот // Тр. Вологодского молочного ин-та. 1967.С. 55.
7. Заборских Е.И., Гриневич А.Т. Изучение антогонистических свойств молочнокислых
бактерий // Биология и селекция микроорг // Сб. научн. тр. - Иркутск, 1979. - С. 87.
8. Енисенина Н.Н., Тарнопольская П.Д. Применение ацидофильного молока в комплексной
терапии больных хроническим колитом // Вопросы питания.1960.6.С.40-48.
9. Гальченко Л.Г. Применение молочнокислых смесей казеи в диететике детей грудного
возраста с воспалением легких и желудочно-кишечных заболеваний: Автореф. дис. канд.
Львов, 1967. 25 с.
10. Керимбеков Б.К. К вопросу о синтезе витамина С в кисломолочных продуктах // Изв. АН
Каз. ССР. Серии мед. наук. 1969. 1. С. 57-59.
11. Гулько Л.Е., Круглова Л.А. Содержание витаминов группы В в кисломолочных продуктах.
М.: Пищевая пром., 1971. 68 с.
12. Синявский Ю.А., Тимофеева И.К., Мендигалиева К.М. Эффективность действия
кисломолочного продукта "Жигер" в профилактике и лечении железодефицитной анемиии //
Здравоохранение Казахстана. 1993. 3. С.
13. Булегенова М.Г. Функциональная активность киллерных субпопуляций лимфоцитов
системного иммунитета при раке желудка, возможность ее коррекции кисломолочными
продуктами: Автореф. дис. канд. Алматы, 1993. 25 с.
14. Хундинов Л.Е. Кисломолочные продукты, их приготовление и лечебно-диетическое
значение. Улан-Удэ, 1975. 68 с.
15. Керейбаев Р.Б. Эффективность применения кисломолочных продуктов "Асыл" и "Аруана"
при железодефицитных состояниях беременных женщин: Автореф. дис. канд. Алматы, 1995.
26 с.
16. Кулик В.А. Алиментарная коррекция в патогенетической терапии хронического
бруцеллеза: Автореф. дис. канд. Алматы, 1995. 27 с.
17. Остапенко В.А., Всеволодова О.И., Шпуренко Т.В. Лактоферментируемый свекольный сок
- новый биологически активный диетический продукт // Материалы конф. Москва-Пятигорск,
1993. С. 68-70.
18. Резников М.А. Овощные соки при заболеваниях органов пищеварения // Фельд. и
акушерство. 1973. 4. С. 61-62.
19. Ека Я.М. О лечебных свойствах капусты // Фельд. и акушерство.1973.2 С.48-50.
20. Placer Z.A., Gushman L.L., Johnson E.C. Estimation of product of lipid peroxidation (malonyl
dialdehgyde) of product of lipid in biochemical systems // Anal. Biochem., 1966, P.359-364.
21. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических
мембранах. М.: 1972, С. 162-171.
22. Baxter M.A., Leslie R. G. Q., Reeves W.G. The stimulation of superoxide anion production in
guinea-pig peritoneal macrophages and neutrophils by phorbol myristate acetate, opsonized
zymozan and IgG-2 - containing soluble immune complexes. - Immunology, 1983, 48, 4, P. 657-665.
SUMMARY
In this article presentation experimental dates antioxidant characteristics of fermentation drinks.
For example of different spaces vegetable juices with use the modern methods of antioxidant
characteristics biological objects, was shown that process of fermentation vegetable juices by milk
acid lactobacterium bring to increase their antioxidant characteristics.
The antioxidant and antitoxic characteristics products with getting methods of biotechnology may be
use for all people and for the medical and prophylactic aims.