Исследование и разработка биотехнологического способа обогащения пшеницы селеном для создания БАД

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный технологический университет» (ВСГТУ) и в Забайкальском аграрном институте (ЗабАИ)

На правах рукописи

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Исследование и разработка биотехнологического способа обогащения пшеницы селеном для создания БАД

Специальность 03.01.06 - Биотехнология (в том числе бионанотехнологии)

Аслалиев Айвазбег Дидарбекович

Улан-Удэ - 2011

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный технологический университет» (ВСГТУ) и в Забайкальском аграрном институте (ЗабАИ)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Михаил Борисович Данилов

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Светлана Николаевна Лебедева

кандидат биологических наук, доцент Наталья Петровна Ларина

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита диссертации состоится 22.04.2011 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.039.02 при ГОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный технологический университет» по адресу: 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40 в.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «ВСГТУ» и на сайте www.esstu.ru

Автореферат разослан «22» марта 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор Н.И. Хамнаева.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В современных условиях особую актуальность приобретают вопросы сохранения гомеостаза организма путем оптимизации рациона питания. Одной из основных проблем, которую предстоит решить, является снижение поступления с пищей ряда эссенциальных компонентов. Это, прежде всего, относится к незаменимому микроэлементу селену. В организме животного и человека могут возникнуть ряд заболеваний, связанных как с избытком, так и недостатком этого химического элемента. Поэтому при решении проблемы дефицита селена в организме важно решить две основные задачи - это, во первых, обеспечить высокую биодоступность микроэлемента и, во-вторых, обеспечить строгий контроль его поступления в организм.

В отличие от неорганических соединений селена, его органические формы не токсичны и обладают высокой степенью участия в процессах формирования физиологичного селенового статуса организма.

В этой связи создание биологически активной добавки, содержащей, органическую форму селена, представляется актуальной.

Цель работы. Создать биологически активную добавку с использованием пшеничной муки, содержащей органическую форму селена.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Изучить процесс проращивания пшеницы с использованием раствора селенита натрия.

2. Исследовать метаболизм селена в прорастающем зерне пшеницы.

3.Разработать биотехнологию получения пшеничной муки, содержащей органическую форму селена.

4. Создать биологически активную добавку с селенированной мукой в виде драже.

5. Провести лабораторно-клинические испытания БАД с целью определения его эффективности и безопасности.

6. Разработать и утвердить нормативную документацию на производство селенсодержащей БАД.

Научная новизна. Установлена, что в процессе проращивания пшеницы, увлажненной раствором селенита натрия, накапливается органическая форма селена в виде селенметионина. На основе общей схемы метаболизма селена в различных организмах установлены особенности биохимических процессов, реализующих ключевые реакции биосинтеза его органической формы в проращиваемой пшенице. Показано, что ключевая форма селена при его метаболизме в проращиваемых зернах пшеницы - селеноводород образуется, в осовном, с участием глутатиона, восстанавливающегося в процессе проращивания пшеницы синтезируемой аскорбиновой кислотой. На основе гипотетической модели биосинтеза селенометионина при участии аспартата и результатов собственных исследований показано, что основной путь биосинтеза селенометионина при участии аспартата в проращиваемой пшенице лимитируется фосфорным эфиром альдегидной формы витамина В₆ - пиридоксальфосфатом (PLP). Научно обоснована и экспериментально доказана эффективность создания БАД с использованием пшеничной муки, содержащей органическую форму селена.

Практическая значимость. Разработан биотехнологический способ получения пшеничной муки, содержащей органическую форму селена. Установлены рациональные режимы ведения биотехнологических процессов. Создана биологически активная добавка с высоким содержанием биодоступного селена, эффективность которой доказана лабораторно-клиническими испытаниями. Разработаны и утверждены технические условия на биологически активную добавку - ТУ 9199-014-12635471-06. Производство БАД организовано на предприятии ООО «Забайкальский научно-производственный центр медико-биологических и экологических исследований «Исинга».

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсуждены: в материалах различных конференций: (г. Чита, 2007 г.; г. Чита, 2008 г.; г. Улан-Удэ, 2008 г.; г. Чита, 2008 г.; г. Улан-Удэ, 2009 г.; г. Иркутск, 2009 г.; г. Улан-Удэ, 2010 г.; г. Иркутск, 2010 г., а также в журналах, рекомендованных ВАК: Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, 2009, сборник научных трудов «Вестник ВСГТУ», 2009 г.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников (189 наименований) и приложений. Работа изложена на 119 страницах компьютерного текста, иллюстрирована 17 таблицами и 21 рисунком.

Материалы и методы исследований. Экспериментальные исследования проводились в соответствии со схемой, представленной на рис. 1.

Объектами исследований служили: пшеница мягкая (ГОСТ Р 52554-2006. Пшеница. Технические условия), селенит натрия (ФСП 42-0250-1024-01. Методы определения селена в пищевых продуктах). Контроль качества), мука пшеничная обогащенная селеном (СПП Мука пшеничная обогащенная селеном), драже обогащенное селеном.

Объекты исследований изучали в соответствии с методами, установленными в выше указанных нормативных документах. При проведении экспериментов использовали современные физико-химические, биохимические и микробиологические методы исследований.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 - Схема проведения эксперимента

Определение селена осуществляли в соответствии с МУК 4.1.033-2004. Определение селена в продуктах питания.

Протеолитическую активность определяли методом Ансона. Общий растворимый азот определяли методом Кьельдаля, амилолитическую активность - методом Виндиша-Кольбаха. Глутатион и витамин С опрделяли методом Пета в модификации Прокошева.

Сульфгидрильные группы определяли с использованием нитрита серебра амперометрическим методом. Определение дисульфидной связи - по способности ее расщепления избытком сульфида натрия. Образовавшиеся тиоловые группы после взаимодействия с 2-нитро- 5- тиосульфобензойной кислотой образуются сульфопроизводные. Эквимолярное количество выделявшейся 2-нитро-5-тиосульфобензойной кислоты измеряли спектрофотометрически: л=412нм; Е=13600.

Измерения массовой концентрации водорастворимого витамина В6, в водных растворах выполняют методом высокоэффективной жидкостнойхроматографии на хроматографе "Милихром А-02" c колонкой ш2х75 мм, упакованной сорбентом Нуклеосил 100-5 С18Эффективность разработанной БАД устанавливали в соответствие с типовой схемой экспериментальной модели на лабораторных животных. Оценку интегральных показателей состояния животных определяли по внешнему виду, активности, массе тела, абсолютной и относительной массе внутренних органов.

Изучение действия БАД на показатели перекисного окисления липидов проводили по конечному продукту перекисного окисления липидов - малоновому диальдегиду (МДА). Показатели антиокислительной системы, сопряженной с обепеченностью организма селеном, определяли по активности глутатионпероксидазы (ГПО), глутатионредуктазы (ГР) и количеству восстановленного глутатиона (ВГ) в крови животных и общей антиокислительной активности (АОА) плазмы крови.

Выраженную защитную и детоксирующую силу организма подопытных животных определяли по количеству восстановленного глутатиона (G-S-S-G), с использованием реактива Эллманана.

Программа клинических испытаний была определена с учетом особенностей химического состава БАД и предполагаемого биологического действия его на организм, а также типом функциональных и метаболических нарушений, свойственных селенодефицитной патологии. Помимо общих клинических показателей в плане исследований предусматривали определение биохимических показателей - содержание в сыворотке крови: общего белка, холестерина, билирубина, глюкозы, активности аспартатаминотрансферазы и аланинаминотрансферазы, креатинина и азота мочевины.

Мочевину определяли по интенсивности окраски образующейся при ее взаимодействии в кислой среде с диацетилмооксимом в присутствии тиосемикарбозида и солей железа. Креатинин - по методу Лоппера, который устанавливает интенсивность окраски, образующейся при взаимодействии креатинина с пикриновой кислотой в щелочной среде. Билирубин - по методу Ендрассику-Клегорну-Грофа.

Опытные партии БАД были выработаны в цехе по производству биологически активных добавок ООО «Забайкальский НПЦ-Исинга».

Экспертная оценка ТУ и ТИ, а также санитарно-химические и санитарно-микробиологические исследования БАД выполнены в ГУ НИИ питания РАМН.

Статистическую обработку результатов экспериментов проводили по стандартным программам. Оценку различий средних величин проводили по общеизвестным критериям Стьюдента и Фишера (t и F). Разницу считали достоверной при р<0,05

Результаты исследования и их обсуждение

Биотехнология обогащения пшеницы селеном

Известно, что в зерновых и кормовых культурах селен преобразуется, главным образом, в селен-метионин и встраивается в белки вместо метионина. Селен-метионин, не являющийся необходимым для роста растений, синтезируется вместе с метионином в количествах, зависящих от концентраций доступного селена.

Анализ известных способов обогащения продуктов питания биодоступным селеном выявил, что одним из перспективных может быть биотехнологический способ, заключающийся в проращивании пшеницы с использованием селенированной воды.

Процессу проращивания предшествует замачивание зерна, который способствует увеличению содержания влаги до оптимального для проращивания. пшеница селенит биотехнология

Исследованиями было установлено, что оптимальной температурой замочной воды является 22°С, при которой достигается оптимальное значение степени замачивания за 48-50 часов.

Известно, что в пищевых и кормовых зерновых культурах степень преобразования селена в селен-метионин имеет значительные различия. В связи с этим следует думать, что одним из основных факторов, способствующих обогащению белков пшеницы селен-метионином, могут быть содержание и свойства его белкового компонента. Изменения компонентов зерна пшеницы в большей степени происходят при его проращивании. Поэтому на следующем этапе экспериментальных исследований изучали процесс проращивания пшеницы.

Основным показателем глубоких биохимических изменений, происходящих в прорастающем зерне, является усиление действия ферментов, прежде всего, амилолитического комплекса. При прорастании зерна активизируются и протеолитические ферменты.

На первом этапе данной серии экспериментальных исследований изучили влияние концентрации селенита натрия на активность амилолитических и протеолитических ферментов.

Результаты исследований представлены на рисунках 2 и 3.

Рисунок 2 - Влияние концентрации селенита натрия на амилолитическую активность

Рисунок 3 - Влияние концентрации селенита натрия на протеолитическую активность

Анализ данных, представленных на рисунках показывает, что с увеличением концентрации раствора селенита натрия в замочной воде активность амилолитических и протеолитических ферментов повышается. Однако увеличение содержания соли свыше 0,04 % активность исследуемых ферментов начинает понижаться. При концентрации раствора 0,05 % и выше активность ферментов резко понижается. Кроме того выявлено, что раствор селенита натрия в большей степени способствует увеличению активности исследуемых ферментов, по сравнению с водой без соли. Повышение активности изучаемых ферментных комплексов зерна пшеницы, вероятно, связано с участием селена в диффузии того небольшого запаса низкомолекулярных веществ через щиток к зародышу. Также не исключается возможность участия селена в гидратации веществ зерна, в результате которой создаются благоприятные условия для процессов гидролиза высокомолекулярных соединений.

При проращивании зерна происходят глубокие изменения морфологического и биохимического характера. Эти изменения могут быть связаны, наряду с увлажнением зерна, и с веществами, поступающими в него, и с pH раствора селенита натрия.

Исследованиями было установлено, что наибольшее значение амилолитической активности (Ас) достигается при pH 5,0-6,0. Эта закономерность сохраняется в течение всего периода проращивания зерна.

Высокая степень увеличения АС (на 80,4 ед. w-k) обнаружена на 4-й день проращивания зерна при pH 5,5. Дальнейшее увеличение продолжительности проращивания приводит к незначительному повышению АС и на 7-е сутки максимальная величина данного показателя составляет 365.4 ед. w-k. Повышение значений pH от 6,5 до 8,0 ведет к медленному понижению исследуемого показателя.

Вероятно, такая динамика изменения АС проращиваемого зерна пшеницы связана с оптимумами pH, при которых амилазный комплекс зерна проявляет высокую активность. Кроме того, процесс проращивания зерна предполагает не только активизацию имеющегося фонда ферментов, а также синтез новых. Образование новых ферментов амилолитического комплекса и их включение в биохимический процесс проращивания непосредственно связаны с метаболизмом белкового компонента. В этой связи важно было изучить изменение протеолитической активности в процессе проращивания зерна пшеницы при различных значениях pH раствора селенита натрия.

Было установлено, что увеличение активности протеазного комплекса зерна (ПА) наблюдается до pH 6,0 в течение всего периода проращивания. Так, увеличение содержания общего растворимого азота при pH 5,5, при котором достигается максимум исследуемого показателя (на 7-е сутки), составило 0,65 %. Поэтому следует отметить, что повышение активности протеаз, по сравнению с амилолитическим комплексом, обнаруживается в более ранний период проращивания. Другой особенностью изменения активности протеаз является их более высокая устойчивость к щелочной среде. Данные эксперимента показывают, что протеолитическая активность при повышении значений pH понижается значительно медленнее. Эта закономерность сохраняется в течение всего периода проращивания. Следует думать, что выше отмеченные различия в динамике изменения активностей амилолитических и протеолитических ферментов связаны с закономерностями биохимических процессов, протекающих в зерне при проращивании. Это, прежде всего, создание фонда аминокислот, необходимых для синтеза новых ферментов. Достаточно высокая устойчивость протеолитических ферментов к щелочной среде, вероятно, связана с широким диапазоном оптимума pH: от 3,8 для кислых протеиназ до 8,6 - для щелочных.

Таким образом, на основании изучения процесса проращивания пшеницы с использованием в качестве замочной воды раствора селенита натрия установлены рациональные условия ведения процесса: концентрация раствора селенита натрия - 0,04 %; pH 5,5 - 6,0; температура и продолжительность проращивания - не выше 22 °С и не более 7 сут соответственно.

Изучение метаболизма селена в прорастающем зерне пшеницы

Ключевой формой селена при его метаболизме в организмах является селеноводород, который выступает в качестве общей регулируемой формой элемента в организме. Как известно, в схеме метаболизма селена в растениях селенид образуется в результате взаимодействия неорганического селена с глутатионом.

В этой связи представляло интерес изучение изменения содержания глутатиона в процессе проращивания зерна пшеницы с использованием селенированной воды.

Данные, представленные на рис. 4 показывают, что в процессе проращивания пшеницы содержание глутатиона увеличивается.

Как показано на рисунке 4, наибольшее увеличение содержания глутатиона, по сравнению с исходным зерном, наблюдается через сутки проращивания - на 58,2 %. Затем, на 4-е сутки, обнаружено заметное увеличение глутатиона по сравнению с другими периодами проращивания. После 4-х суток проращивания существенных изменений в содержании глутатиона не наблюдалось.

Известно, что глутатионин является сильным восстановителем и очень легко окисляется. Поэтому биосинтез селенида происходит при взаимодействии селенит-аниона с окисленной формой глутатиона с образованием селенодиглутатиона, а затем - с восстанавленной с образованием глутатион селеноперсульфида.

Поэтому важным условием синтеза глутатион селеноперсульфида является наличие в среде достаточного количества восстановленной формы глутатиона.

Для восстановления окисленной формы глутатиона необходимо действие сильных восстановителей. Ферментативным путем глутатион может быть восстановлен за счет НАДН и НАДРН (особенно за счет последнего) в присутствии глутатионредуктазы.

Как показали экспериментальные исследования (рис. 4), в процессе проращивания пшеницы глутатионредуктаза накапливается лишь в течение трех суток и ее активность увеличивается всего на 0,47 мкМ/мин. На 6-7 -е сутки активность фермента уменьшается в 2 раза. Вероятно, поэтому в процессе прорастания семян для восстановления окисленной формы глутатиона в зерне предусмотрен биосинтез аскорбиновой кислоты - сильного восстановителя.

Рисунок 4 - Изменение содержания глутатиона в процессе проращивания пшеницы

Рисунок 5 - Изменение активности глу-татионредуктазы (-?-) и содержания аскорбиновой кислоты (-?-)

Так, если в непророщенной пшенице аскорбиновая кислота отсутствовала, то в процессе ее прорастания содержание витамина увеличивлось до 246 мкг/г (рис. 5).

Анализ данных, представленных на рисунках 4 и 5, указывает, что в процессе проращивания зерна пшеницы с использованием селенированной воды создаются необходимые условия для биосинтеза органической формы селена. Однако, как видно из схемы метаболизма селена растениями, образование восстановленной формы глутатиона выступает в качестве ключевой реакции. Поэтому на следующем этапе экспериментальных исследований необходимо было изучить накопление восстановленной формы глутатиона, которая с высокой степенью активности участвует в тиол-дисульфидном обмене прорастающего зерна. Количественно данный процесс косвенно характеризуется соотношением s-s- связей (характерно для окисленного глутатиона) к -SH - группе (характерно для восстановленного глутатиона).

Данные, представленные в таблице 1, показывают, что в процеесе проращивания пшеницы количество сульфгидрильных групп увеличивается. Так, в течение первых суток проращивания общее содержание сульфгидрильных групп увеличилось почти на 28 %. Наибольшее увеличение количества сульфгидрильных групп отмечено на третьи сутки проращивания - почти на 60 %, по сравнению с исходным зерном.

Сульфгидрильная группа восстановленного глутатиона легко подвергается окислению и из двух молекул восстановленного глутатиона образуется селенодиглутатион: G-S-Se-S-G.

Таблица 1 - Изменение соотношения количества дисульфидных связей и сульфгидрильных групп

Продолжительность проращивания	Содержание в белке, мг. экв/г	Соотношение Г-S-S-Г/Г-SH
	SH - групп	S-S - связей
Исходное зерно	4,60	160	34,8
1	5,88±0,41	126±3,6	21,4
2	6,55±0,44	96±4,9	14,7
3	7,33±0,56	44±2,1	6,0
4	6,72±0,61	43±2,0	6,4
5	6,48±0,59	46±2,6	7,1
6	6,44±0,53	49±2,7	7,6
7	6,46±0,50	53±2,3	8,2

Анализ данных, представленных в таблице 1 показывает, что содержание восстановленной формы глутатиона остается на достаточно высоком уровне в течение всего периода проращивания. Так, на 7-е сутки проращивания концентрация -SH - групп уменьшается лишь на 12,3 %, что указывает на высокую эффективность синтеза селенодиглутатиона.

Далее, селендиглутатион последовательно восстанавливается до глутатион селенаперсульфида (G-S-Se-H) и селеноводорода (H₂ Se).

В метаболизме селена, как и серы, главным соединением является цистеин. Именно через него проходит основной путь включения неорганического селена в состав органических соединений.

Как указано в схеме метаболизма селена в растениях, селеноцистеин образуется из селенида и серина вслед за ацетилированием последного путем переноса ацетильной группы ацетил - Со А. Данная реакция представляет собой стандартную пиридоксин - фосфатзависимую реакцию в-замещения и катализируется цистеин синтетазой.

Селеноцистеин, образующийся на данном этапе, частично может непосредственно участвовать в биосинтезе белка. Однако, известно, что значительная часть его участвует в образовании селенометионина, основной путь синтеза которого начинается с аспартата.

На основе гипотетической модели основного пути биосинтеза селенометионина при участии аспартата, представленной в литературе, и результатов собственных исследований на рис. 6 указан один из возиожных этапов метаболизма селена при проращивании пшеницы.

Как показано на схеме, аспартат может быть непосредственно превращен в в-аспартилфосфат или полуальдегид аспарагиновой кислоты. Последний в реакции одного из путей метаболизма аспарагиновой кислоты превращается в гомосерин, который, через образующийся о-сукцинилгомосерин, переходит в селеноцистатионин.

Рисунок 6 - Схема превращения о-сукцинилгомосерина в селеноцистатионин при участии PLP (гипотетическая модель)

Таким образом, важным промежуточным соединением в синтезе селенцистатионина при проращивании пшеницы, является о-сукцинилгомосерин. Лимитирующим фактором в реакции превращения последнего в селеноцистатионин выступает пиридоксальфасфат (PLP) - фосфорный эфир альдегидной формы витамина В₆.

Пиридоксальфосфат также является непосредственным участником синтеза селеноцистеина. Кроме того, известно, что PLP даже при полном отсутствии ферментов способен вступать в реакции переаминирования с аминокислотами, но может и катализировать многие реакции превращений аминокислот, идентичные реакциям, катализируемым PLP - зависимыми ферментами. В нашем случае, в результате реакции г-замещения, при участии селеноцистеина образуется селеноцистатион.

Селеноцистатионин далее подвергается в-элиминированию с образованием селеногомоцистеина. Затем образуются метильные группы путем восстановления одноуглеродных соединений.

Образование и использование метильных групп - количественно существенный аспект метаболизма всех растительных клеток.

Известно, что метильные группы могут возникать при восстановлении одноуглеродных соединений, прикрепленных к тетрагидрофолиевой кислоте. В частности, образование селенометионина идет за счет переноса метильной группы метилтетрагидрофолиевой кислоты (N⁵-CH₃-H₄Fol) на атом селена селеногомоцистеина (рис. 7).

Рисунок 7 - Реакция восстановления тетрагидрофолиевой кислоты в селенометионин

Таким образом, в схеме метаболизма селена в проращиваемой пшенице можно выделить два основных этапа. На первом этапе при участии различных форм глутатиона осуществляется последовательное восстановление селенита в селенид. Было показано, что ключевым процессом синтеза селенида является образование восстановленной формы глутатиона при непосредственном участии аскорбиновой кислоты.

Анализ биохимических реакций, реализующих второй этап метаболизма селена в проращиваемой пшенице, - синтез производных цистеина, содержащих селен, выявил катализирующую роль пиридоксальфосфата.

Поэтому на следующем этапе экспериментальных исследований изучили изменение содержания пиридоксина (витамин В₆), который выступает субстратом в биосинтезе пиридоксальфосфата (рис. 8).

Из рисунка 8 видно, что в процессе проращивания пшеницы содержание пиридоксина увеличивается. Наибольшее увеличение количества витамина отмечено через сутки проращивания - более чем на 50 %. После 3-х суток проращивания интенсивность накопления витамина замедляется и на 7-е сутки достигает 14,4 мкг/г, что, по сравнению с содержанием в исходном зерне, больше почти в 4 раза.

Данные, представленные на рисунке, указывают на возможность реализации биохимических реакций синтеза промежуточных селенсодержащих аминокислот (селеноцистеина и селеноцистатиона), предшествующих образованию селенометионина.

Рисунок 8 - Влияние продолжительности проращивания на содержание пиридоксина в пшенице

Таким образом, на основании изучения биохимических изменений, происходящих в проращиваемой пшенице с использованием раствора селенита натрия, а также основных этапов метаболизма селена в растениях, установлена возможность обогащения зерна органически связанной формой элемента.

Изучение процесса сушки пророщенных зерен и разработка БАД на основе селенированной муки

При сушке проращенных зерен пшеницы в зависимости от температуры продолжают происходить сложные изменения в его составе.

Главным фактором, определяющим температурный режим сушки, является предотвращение клейстеризации крахмала. В результате клейстеризации крахмала внутренняя часть зерна становится стекловидной, что затрудняет процесс получения муки тонкого помола. Поэтому при сушке пророщенного зерна температура не превышает 50°C до достижения влажности 10-12 %.

На рис. 9 представлена динамика изменения содержания селена и влаги в процессе сушки.

Рисунок 9 - Влияние температуры сушки на содержание селена (1) и влаги (2) в проросших зернах

Для сохранения селена и активности ферментов пророщенное зерно сушили в мягких условиях, при интенсивной подаче воздуха температурой 50⁰С в течение 5 часов до влажности 9 - 10 %. После сушки в проросших зернах пшеницы содержание селена при влажности 10 % составило 680 мкг/г СВ.

С целью обеспечения строгого контроля содержания селена и удобства в применении было предусмотрено производство БАД в виде драже. На основе анализа схем производства различных видов драже была выбрана схема производства специальных видов драже, предусматривающая введение витаминов и лечебных препаратов и др.

С целью достижения необходимого содержания селена в одном драже произвели перерасчет унифицированной рецептуры на драже с учетом введения селенированной муки на этапе дражирования. Селенированную муку предварительно смешивали с сахарной пудрой, обеспечивающей содержание в 1 драже 50 мкг селена.

Изучение безопасности и эффективности селенсодержащей БАД

Безопасность и эффективность селеносодержащей БАД устанавливали в соответствии со схемой, представленной на рис. 10.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 10 - Схема изучения безопасности и эффективности селеносодержащей БАД

По санитарно-химическим и санитарно-микробиологическим показателям селеносодержащая биологически активная добавка соответствовала гигиеническим требованиям безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов.

При изучении интегральных показателей состояния подопытных животных установили, что в течение всего опыта животные контрольной группы (стандартный рацион) были клинически здоровы: подвижны, шерсть гладкая, блестящая, аппетит сохранен, расстройства пищеварения не регистрировали. В первой опытной группе (селенодефицитный рацион) животные были вялые, в конце эксперимента зарегистрированы частичное облысение и ухудшение роста. Во второй опытной группе (с использованием БАД) животные были клинически здоровы: подвижны, шерсть гладкая, блестящая, аппетит сохранен, расстройства пищеварения не регистрировали. В третьей опытной группе (селенонасыщенный рацион) животные проявили выраженные признаки расстройства, нарушения движения и позы и диарея.

При скармливании драже в максимальных дозах случаев падежа животных не отмечено.

Результаты определения массы тела и отдельных органов выявили, что в первые 10 суток скармливания наблюдалось ускорение прироста живой массы в опыте -2 по сравнению с контролем на 14,1 г, а у остальных групп прирост не отмечен. Выявили, что масса почек животных опыта -1 и опыта-3 была увеличена на 0,2 г/кг и 1,5 г/кг, соответственно, а увеличение массы сердца отмечено у животных опыта 1 - на 0,26 г/кг.

Отсюда следует, что селенодефицитный и селенонасышенный рационы кормления угнетающее влияют на метаболизм животных. Рацион содержащий селен способствует приросту массы животных.

Также были проведены исследования по накоплению селена различными органами животных при скармливании физиологической нормы элемента. Отмечен прирост количества селена в крови, печени, легких и сердца.

Результаты изучения окислительно-антиоксидантной системы представлены в таблице 2. Из таблицы видно, что при использовании селенсодержащей БАД показатели окислительно-антиоксидантной системы изменились.

Так, изменение содержания МДА, характеризующего активность свободнорадикального окисления липидов, указывает, что селенсодержащаяся добавка нормализует количество селена в организме.

Отмечено, что показатели, характеризующие антиоксидантную систему организма стабилизируются при использовании селенсодержащей БАД (опыт 2) против дефицита селена (опыт 1).

Аналогичная закономерность изменения показателей установлена и для ГР и ВГ.

Следует указать, что селенсодержащая БАД оказывает положительное влияние на состояние общей АОА организма.

Таблица 2 - Показатели системы ПОЛ и АОА в крови и органах животных

Показатель	контроль	опыт-1	опыт-2	опыт-3
МДА печени, (мкмоль/мг)	0,725±0,043	1,105±0,107	0,728±0,041	0,743±0,014
ГПО крови (мкмоль/мин/г)	130,93±21,09	34,47±3,56	242,56±33,7	252,56±33,7
ГР в крови (мкмоль ОГ/л мин)	158,4±20,01	63,73±3,23	280,74±31,5	268,26±35,1
ВГ в крови (ммоль/л)	0,42 ±0,02	0,35±0,02	0,54±0,02	0,44±0,02
АОА (%)	53,8±2,13	10,7±1,07	67,4±1,91	28,4±2,18

Для проведения клинических испытаний была подобрана группа из 25 пациентов. Им была назначена БАД в дозе 1 драже в сутки в течение 15 дней.

Перед назначением и по окончании курса с использованием БАД были проведены лабораторные исследования по определению: общих показателей крови, артериального давления и в отдельных случаях - функционального состояния миокарда (ЭКГ). Как показал сравнительный анализ результатов исследований, 15 дневный курс с использованием БАД не вызывает существенных изменений изученных показателей состояния пациентов.

Все исследования выполнялись в динамике, до применения БАД и после завершения курса.

Для оценки переносимости апробируемого БАД применяли анкетно-опросный метод. Каждый показатель оценивали по 5-ти бальной системе. Как показал анализ анкет, у исследуемых лиц не отмечено аллергических проявлений и раздражающих действий БАД. Хорошее самочувствие зафиксировано у 93 % пациентов. Чувство психологического комфорта и бодрости отмечалось и через 5 дней после окончания эксперимента. Раздражающего действия БАД и аллергических реакций не отмечено.

В таблице 3 представлены показатели специальных тестов, использованных при оценке клинических испытаний селенсодержащей БАД.

Таблица 3 - Показатели специальных тестов, используемых при клинических испытаниях селеносодержащего БАД

Показатель (содержание в сыворотке крови)	Контроль	Опыт
Общий белок, г/100 мл	7,1±0,21	8,2±0,21
Аланинаминотрансфераза, ед/л	26,8±1,2	22,6±1,2
Аспартатаминотрансфераза, ед/л	37,2±1,1	30 ±1,2
Холестерин, ммоль/л	4,7±0,19	4,7±0,19
Билирубина, мг/100мл	0,84 ±0,05	0,8 ±0,06
Глюкозы, мг/100 мл	78 ±1,3	86 ±1,2
Креатинина, мкмоль/л	110 ±5,7	107 ±5,6
Азота мочевины, г/100 мл	2,1±0,29	2,4 ±0,28

Из таблицы 3 видно, что после применения селенсодержащего БАД незначительно увеличивается содержание общего белка и глюкозы, существенных изменений в содержании холестерина и билирубина не отмечено. Как показывают данные таблицы, уменьшается количество аминотрансфераз. Установлено, что аспартатаминотрансфераза в случае применения селенсодержащей БАД уменьшается в большей степени. Вероятно, такая закономерность изменения АсАТ связана с состоянием миокарда, клиническая характеристика которого в большей степени зависит от селенового статуса организма. Известно, что одновременное определение активности двух аминотрансфераз сыворотки позволяет учесть их совместное влияние на организм. Поэтому весьма ценным диагностическим показателем считается коэффициент де Ритиса - отношение АсАТ к АlАТ. Данный коэффициент в наших экспериментах составил 1,29±0,24, что наиболее приближен к оптимальному значению - 1,33±0,41.

Таким образом, из результатов лабораторных и клинических испытаний следует, что селенсодержащая БАД отвечает требованиям, предъявляемым к безопасности и эффективности БАД к пище и может быть рекомендована в качестве дополнительного источника селена.

Выводы

1. Доказано, что пшеница обогащается органической формой селена путем замачивания ее 0,04%-ным раствором селенита натрия до 38 %-ной влажности и последующего проращивания ее в течение 7 сут.

2. Установлено, что селеноводород, как ключевая форма селена при его метаболизме, образуется с участием глутатиона, восстановленного синтезируемой в процессе проращивания аскорбиновой кислотой.

3. Показано, что основной путь биосинтеза органической формы селена в проращиваемой пшенице лимитируется фосфорным эфиром альдегидной формы пиридоксина-пиридоксальфосфосфатом (PLP).

4. Разработана биологически активная добавка с содержанием селена 50 мкг в 1 драже.

5. Установлено, что селенсодержащая БАД отвечает требованиям, предъявляемым к безопасности и эффективности БАД к пище.

6. Разработаны и утверждены технические условия на селенсодержащую БАД (ТУ 9199-014-12635471-06).

Список опубликованных работ

1. Аслалиев А.Д. Проращивание зерна пшеницы с использованием селенита натрия // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2009. - №7. - с. 131-134

2. Аслалиев А.Д. Исследование влияния селенита натрия на проращивание пшеницы / Аслалиев А.Д., Данилов М.Б., Хамаганова Ю.Е. // Вестник ВСГТУ. - Улан-Удэ, изд-во ВСГТУ, 2009. - с. 47-51

3. Аслалиев А.Д. Эффективность обогащения зерна селеном // Материалы научно-практической конференции «Актуальные проблемы аграрной науки образования». - Чита, изд-во «Поиск», 2007. - с. 54-57

4. Аслалиев А.Д. Влияние минеральной добавки, содержащей селен, на выращивание бычков / Аслалиев А.Д., Данилов М.Б., Виноградов И.И. // Материалы межрегиональной научно-практической конференции «Научные и практические аспекты ведения животноводства Сибири и Дальнего востока в современных условиях». - Чита, 2008. - с. 20-21

5. Аслалиев А.Д. Обогащение зерен пшеницы селеном / Аслалиев А.Д., Данилов М.Б. // Материалы Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Молодые ученые Сибири». - Улан-Удэ, изд-во ВСГТУ, 2008. - с. 175

6. Аслалиев А.Д. Использование обогащенного селеном зерна пшеницы для производства биологически активных добавок к пище / Аслалиев А.Д., Данилов М.Б. // Материалы научно-практической конференции посвященной юбилею д.с-х.н., проф. Э.В. Климовой «Проблемы и перспективы совершенствования зональных систем земледелия в современных условиях». - Чита, ЗабАИ-ИрГСХА, 2008 . - с. 140-143

7. Аслалиев А.Д. Особенности технологии сахарного драже, обогащенного селеном / Аслалиев А.Д., Данилов М.Б. // Материалы научно-практической конференции посвященной юбилею д.с-х.н., проф. Э.В. Климовой «Проблемы и перспективы совершенствования зональных систем земледелия в современных условиях». - Чита, ЗабАИ-ИрГСХА, 2008 . - с. 77-78

8. Аслалиев А.Д. Изучение процесса замачивания пшеницы селенированной водой / Аслалиев А.Д., Данилов М.Б., Хамаганова Ю.Е. // Сборник научных трудов. Серия: Биотехнология. Технология пищевых продуктов. Вып. 16. - Улан-Удэ, изд-во ВСГТУ, 2009. - с. 195-197

9. Аслалиев А.Д. Технология сахарного драже обогащенного селеном / Аслалиев А.Д., Данилов М.Б. // Материалы докладов Всероссийской научно-практической конференции «Биотехнология растительного сырья, качество и безопасность продуктов питания». - Иркутск, изд-во ИрГТУ, 2009. - с. 48

10. Аслалиев А.Д. Образование селенида в прорастающем зерне пшеницы/Аслалиев А.Д., Данилов М.Б., Баженова Б.А.//Материалы 1 Всероссийской научно-практической конференции «Биотехнология в интересах экологии и экономики Сибири и Дальнего Востока».-Улан-Удэ, изд-во ВСГТУ, 2010 - с. 164-166.

11. Аслалиев А.Д. Роль глутатиона в метаболизме селена при проращивании зерна пшеницы/ Аслалиев А.Д., Данилов М.Б., Баженова Б.А.//Материалы докладов Всероссийской научно-практической конференции посвященной 80-летию ИрГТУ «Биотехнология растительного сырья, качество и безопасность продуктов питания». - Иркутск, изд-во ИрГТУ, 2010. - с. 104-107.



Подписано в печать 21.03.011 г. Формат 60х84 1/16.

Усл.п.л. 1,39. Печать операт., бум. писч.

Тираж 100 экз. Заказ № 53.

Издательство ВСГТУ

670013. г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40, в.

© ВСГТУ, 2011 г.

Размещено на Allbest.ru

...