Введение к работе
Актуальность тему
Важное место в решении задачи существенного улучшении структуры и сбалансированности питания занимает задача расширения ассортимента продуктов диетического и лечебного питания .
В комплексной целевой программе " Здоровье " г. Москвы на период до 2000 года отмечается , что производство продуктов питания для профилактики ряда заболеваний , и в первую очеиедь сахарного диабета , пищевой аллергии , ожирения и др . , чвлн ется совершенно новой и крайне важной задачей . Поэтому представляется весьма актуальной задачей создание композиций , наиболее соответствующих сформировавшемуся физиологическому процессу переработки и усвоения пищевых веществ .
Анализ динамики потребления пищевых волокон IIB показывает, что за последние 25 лет оно уменьшилось примерно на 30 % . Установлено , что недостаток пищевых волокон в гдзуднеиной'пище ,в ряде случаев достигающий 50 %, приводит к росту укапанных заболеваний .
Такими.композициями могут быть системы, содержащие белковые гидролизаты и пищевые волокна .
Озлковые гидролизаты находят самое широкое применение в создании новых диетических продуктов питания и в медицине . Получение белковых гидролизатов в присутствии пищевых ВОЛПКиН и пектина позволяет , с одной стороны , регулировать скорость и степень гидролиза беліса.а с другой стороны , изучить некоторые аспекты процесса пищеварения , в том числе возможности де-токсикации организмом посредством сорбции волокнистыми составляющими .
Институт пищевых веществ Российской академии наук н последнее время занимается проблемой получения и исследования свойств цмєьііо таких новых продуктов питания .
Ш решение этой проблемы ']'тк;0ует применения и соответствующих методов хими .- аяалит». .секого контроля , как в процессе самих исследований , так и конечного пишевогг продукта .
Специфический химическйїканализ продуктов , основные компоненты которых представляют полимеры , именно так называемые биополимеры ( белки , полисахариды Л^ипиды , дубильные соединении ) , превращающиеся в процессе технологической переработки и физиологической метаболизации в другие полимерные , оли-гомерные и взаимодействюшие друг с другом вещества , а также с неполимерными реагентами , представляет и особые требования к применяемым в нем методам .
В работах кафедры аналитической химии МГЗИШ1 ( б. ВЗИПП) предложен к качестве специфического качественного и количественного анализа полимеров в растворах и гелях электронномик-роекопический метод . В сочетании с другими методами химического и структурного анализа этот метод дает весьма содержательную иніїормацию о сущности , природе и состоянии, а также о количественных соотношениях в реакциях макромолекулярных компонентов . "'
Дальнейшее развитие метода в приложении к вновь разрабатываемым комплексным пищевым продуктам - сдетуальная задача , современной нутритологии .
Цель и задачи данного исследования
Таким образом цель данной работы состояла в том , чтобы применить современные методы электронной микроскопии и химической кинетики как методы структурного химического анализа к исследованию процесса гетерофазного гидролиза белков ферментами в присутствии целлюлозных пищевых волокон и пектина . Дня достижения поставленной цели было необходимо :
1 . Исследовать характер надмолекулярной организации образующихся в ходе протеолиза комплексов .
2. Исследовать разработанными методами электронной микроскопии
микроструктуры , образующиеся в ходе гидролиза казеина пепси
ном в присутствии целлюлозных волокон и пектина .
-
Определить основной состав'сорбционных комплексов , образованных на поверхности волокна целлюлозы в результате гидролиза казеина пепсином .
-
Исследовать устойчивость образующихся комплексов гидроли-
іатов в системе казеин - целлюлоза и казеин- целлюлоза- пектин .
-
Исследовать еорбционную способность пепсинового гидролиза-га казеина з присутствии целлилозн , пектина и без нет по от юякнию к ионам различных металлов и фенолу . .
-
Использовать в качестве независтмого контрольного и допол-штельного метода исследование кинетики гидролиза казеина іепсином и химотрипсином в присутствии в растворе различных концентрации пектина , целлюлозных пищевых волокон и пектина .
Научная новизна работы заключается в следующем :
-
Разработан метод электронно -микроскопического анализа сложной многокомпонентной системы -канцентрированных растворов белка , пектина в присутствии волокнистого компонента-целлиловы .
-
Методом термического анализа в процессе реализации кри-ометода пробоподготовки изучена зависимость кристаллизации льда в системе целлкгоза-пектин-вода от концентрации целлюлозы и пектина . Шказано , что при концентрации целлюлозы более 20Х и концентрации пектина 102 по отнесению к мессе целлшозы
3. Термический анализ является необходимым элементом разработки
аналитического электронно-микроскопического нетода иссхедования
растворов полимерных комплексов « так как он дает возможность
устанавливать условия получения реальных и безартефактных данных.
-
Установлено, что сорбцнонныя слой исследуемой системі казеина -пепсина-целлюлозы и пекгина состоит преимущественно из ди- и три -пептидов .
-
Установлено , что начальнаяч и стационарная скорость гидролиза зависит от соотношения компонентов системы . При соотношении белок-волокно 1/2 , и содержание пектина 10Х
по откспе.'т» к массе типе пых волокон отмечена наиболее высокая скорость гидролиза .
6. Іксжеяовако .влияние пектина на устойчивость сорбционннх
комплексов в системе казеин-пепсин-лищевое волокно целлюлоза . В системе с пектином она наивысшая . ""\ Исследованы сорбционные способности образовавшихся комплексов по отношению к тяжелым ионам металлов и фенола .
?. Установлено" влияние на кинетику и хараістер надмолекулярной организации образующихся сорбционных комплексов ионов каление необходимых металлов Zn,Fe,Ca,Mg в системе казеин-пепсин -пищевые волокна целлюлозы с пектином и без него .
кристаллизация льда не происходит , если скорость замораживания достигает 100 град/с и выше .
Научно- практическое значение работы
1. Показано . что для макромолекулярного анализа канцентриро-
ванных ( более 1 X) растворов биополимеров следует применять
растровую электронную микроскопию с криоподготовкой пробы :,
методика которого устанавливается посредством термического
анализа .
2. Макромолекулнрный анализ дает возможность устанавливать ка
чественный и количественный состав комплексных полимерных сое
динений .
а. макромолекулярный анализ в сочетании с методом кинетического анализа позволяет идентифицировать наличие и состав сорбционных слоев на поверхности полимерных комплексов ' и состав сорбционных слоев і
4. Пищевые волокна благодаря способности образовывать комплексы с промежуточными продуктами гидролиза , сорбция и десорбция которых зависит от состояния системы , выполняют различные функции на различных этапах пищеварения. Физиологическая роль пищевых волокон определяете физико-химическими свойствами компонентов , из которых они состоят .
5. При наличии в системе пектина образуются более устойчивые, комплексы . Способность пектинов образовывать соли обуславливает их возможность в значительных количествах связывать ионы металлов , что может быть широко использовано для терапии от-
равлений тяжелыми металлами , так л для транспорта жизненно необходимых металлов з организм человека .
Изучение свойств, исследуемых комплексов безусловно не исчерпывают всего многообразия сопряженных и пзаиморегулируемых пищеварительно транспортных процессов в реальних условиях пищеварения , ко полученные данные открывают возможность для получения новых диетических продуктов питания , обогащенных пищевыми волокнами , пектином, и лечебных препаратов .
Апробация работы
Основныэ положения диссертационной работы были представлену
- на восьмом симпозиуме по РЭМ и аналитических методов исследования твердых тел РЭМ-9, г. Черноголовка 1993 г. .доклад " Методические аспекты РЭМ пищевых систем "
- на Всесоюзной конференции " Интродукция микроорганизмов
в окружающую среду " 15-20 апреля і 994 г. Москва .доклад
" Эффект интродукции автолизата дрокжей в организм человека и животных "
- на Московском семинаре по аналитической химии . Научного соета РАН по аналитической химии .28 марта 1995 г. , "Применение электронной мироскопии в анализе растворов полимеров"
на научных ' конференциях Московского государственного заочного института пище вой-промышленности в 1993-1994 г.
на кафедре аналитическойчхимии МГЗИЛП в 1995 г.
Автор выносит на защиту следующие положения :
1. Метод элрктронно-микроскопического анализа систем юлок-целлюлоза-пектин водч г. присутствии протоолитичеекого {орм^нта и систем-а криогіроЯояодготові::» ;
-~
2 Идентификация поверхностного кошілекса белок-ферыент-nef "тин в присутствии волокон целлюлозы ;
-
Установление относительной химической устойчивости этих комплексов и 'их злекгронно-ыикроскопический анализ .
-
Сбнарувение активизирующего и ингибируш^го влияния целлюлозных аолокон и пектина на нротеолиз казеина в зависимости от концентрации целлалозы и пектина в системе .
-
Обнаружение влияния пектина на кинетику гидролиза казеина пепсином в присутствии пицзвых волокон целлюлозы.
-
Анализ сорбции и десорбции ионов металлов и фенола в системе белок -фермент- пшдевое волокло- пектин
Структура и обьем работы
Диссертация состоит из введеній . обзора литературы,экспериментальной части , включающей данные о материалах и методах исследования , результатах исследования и обнаружения полученных результатов; выводов, списка цитируешй литературы . Работа изложена на страницах иашнописного текста ', содержит
рисунков и таблиц'.
