Техногенное воздействие, гиподинамический образ жизни и ряд других объективных причин диктуют необходимость создания продуктов для профилактики различных заболеваний, укрепления защитных функций организма к антропогенным факторам и снижения риска воздействия вредных веществ за счет использования при их производстве природных иммуностимуляторов [2].
Актуальным направлением биотехнологии в этом аспекте является поиск и внедрение в производство новых источников концентратов иммуноактивных факторов, биологических стимуляторов и питательных веществ, которые оказывают общеукрепляющее и омолаживающее действие на весь организм. В настоящее время большой интерес в этом направлении представляет исследование коровьего молозива - колострума [1].
Цель исследований - изучение состава и физико-химических свойств колострума, определение параметров его фракционирования ферментативно-полисахаридными комплексами и изучение полученных фракций.
Биологическое действие колострума формируется за счет иммунопротекторного (особенно в отношении защиты от инфекции слизистых желудочно-кишечного тракта и дыхательной системы), иммунорегулирующего при аутоиммунных заболеваниях и аллергических состояниях, защищающего, восстанавливающего слизистую желудочно-кишечного тракта, а также питательного, регенерационного, омолаживающего характера. Колострум имеет все необходимые компоненты для организма человека, но особенно уникальным составом обладают белки [6].
Белковый компонент колострума представлен в основном сывороточными белками - альбуминами и глобулинами. Казеин появляется лишь с 3-4 дня лактации, количество его постепенно нарастает, но не преобладает. Отношение суммы сывороточных белков к казеину в молоке составляет 80:20. Сывороточная фракция содержит иммунокомпетентные белки - иммуноглобулины всех классов, лизоцим, лактоферрин и др. В колоструме больше незаменимых аминокислот, и, кроме того, альбумины колострума мелко дисперсны, поэтому эта фракция белка легче переваривается, не требует большого количества пищеварительных соков и не вызывает напряжения в работе пищеварительного тракта.
Установлено также, что частицы казеина колострума в процессе свертывания в желудке образуют нежные, мелкие, легко перевариваемые хлопья. Аминокислотный состав колострума представлен уникальным составом в виде триптофана, метионина, гистидина, лейцина и цистина, обеспечивающим интенсивные процессы роста и развития новорожденного. Исследования последних лет позволили выявить в колоструме аминокислоту таурин, которой придается большое значение как фактору модулятора роста, определяющему структурную и функциональную целостность клеточных мембран. Помимо таурина к модуляторам роста относят этаноламин, фосфоэтаноламин, а также гормоноподобные белки, которые играют значительную роль в обеспечении роста нервных клеток, а также эпидермального покрова [3, 6].
В колоструме содержится большой комплекс иммунологически активных веществ и клеточных компонентов, обеспечивающих необходимый уровень защиты от инфекционных агентов. Прежде всего, это IgA, IgG, IgM.
Согласно международной номенклатуре, принятой в 1964 г. специальной комиссией ВОЗ, иммуноглобулины (Ig) разделяют на четыре основные группы: IgG, IgA, IgM, IgE. Все они содержатся в сыворотке крови животных, откуда переходят в молоко, за исключением секреторного иммуноглобулина А, который строится в клетках молочной железы. В количественном отношении преобладают иммуноглобулины группы G, главным образом IgG1, в меньшей степени - IgG2. Они имеют молекулярную массу около 150 000 Д (Дальтон) и представляют собой четырехцепочечные мономеры, IgA является димером, IgM- пентамером. Иммуноглобулин IgЕ еще мало изучен. Известно, что его молекулярная масса около 190 000 Д [4].
Все классы иммуноглобулинов отличаются друг от друга количеством углеводного компонента. Содержание углеводов в IgG - 2-4%, в IgA - 8-9, в IgM - 10 - 12%. В составе иммуноглобулинов обнаружены: манноза, галактоза, галактозамин, глюкозамин, фукоза и сиаловая кислота.
В обычном молоке иммуноглобулинов содержится мало (1,9-3,3 % от общего количества белков). В колоструме они составляют основную массу сывороточных белков. Иммуноглобулины молока обладают резко выраженными свойствами агглютинации - склеивания микроорганизмов и других чужеродных клеток, а также шариков жира [5].
Существует много возможностей для промышленного использования колострума. Необходимо отметить, что это ограниченный источник сырья, поскольку период его производства очень короткий. Трудно собрать большое количество колострума для индустриальной переработки, только в сезонный отел коров. Применение типичных для молочной промышленности способов переработки может привести к нарушению многих биологических характеристик колострума. По этим причинам лишь недавно сеть по сбору колострума развилась до размеров, которые обеспечивают его предсказуемое наличие. Из-за небольшого количества сырья рынок в значительной степени остается не развитым, за исключением пищевых добавок в форме таблеток или капсул. В целом производители продуктов питания не имеют ни опыта использования колострума как ингредиента, ни устойчивого спроса на него [7].
На основании вышесказанного, с учетом обширных терапевтических и лечебных свойств колострума, его уникального состава и свойств, была определена цель настоящих исследований.
На первом этапе исследования был изучен состав и физико-химические свойства колострума (таблица 1).
Таблица 1. Физико-химические и микробиологические показатели колострума
|
Наименование показателя |
Количество |
|
Массовая доля жира, не более, % |
19 |
|
Массовая доля белка, не менее, % |
22 |
|
Массовая доля влаги, не менее, % |
58 |
|
Титруемая кислотность, 0Т |
32 |
|
Алкогольная проба (объемная доля этилового спирта 75 %), группа |
II |
|
Бактериальная обсемененность (метод с резазурином), класс, количество бактерий в 1 см3 колостральной сыворотки |
II (от 500 тыс. до 4 млн) |
В ходе проведения исследований были определены параметры фракционирования колострума с применением различных систем: 1 - ферментативным способом с использованием пепсина марки «Meito»; 2 - разделение молозива с использованием пектина марки GENU©; 3 - разделение молозива с использованием бикомбинарной композиции - пепсин + пектин.
Исследования проводили при температуре 38-40 оС с выдержкой течение 2-4 часов для отстоя колостральных сливок. Затем сливки удаляли, а к обезжиренной части исследуемой биосистемы добавляли ферментативно-полисахаридные системы при следующих концентрациях: пепсина - 0,3-0,50 % , пектина - 0,33-0,40 %, пектин-пепсина - 0,1-0,15 % при соотношении 1:2.
Анализ полученных данных позволил сделать вывод, что максимальная степень фракционирования была получена при использовании бинарной композиции. Разделение произошло в течение 30 минут при следующих соотношениях (таблица 2).
Таблица 2. Результаты разделения
|
Наименование исследуемой части |
Масса полученного вещества, г |
Содержание сухих веществ, % |
|
Молозивная сыворотка |
57,7 |
36 |
|
Белковая фракция |
23 |
41 |
Полученный белковый концентрат и колостральная сыворотка имеют следующие физико-химические показатели (таблицы 3, 4).
Таблица 3. Физико-химические и микробиологические показатели белкового концентрата
|
Наименование показателя |
Количество |
|
Массовая доля жира, % |
2,5 |
|
Массовая доля белка, % |
8,1 |
|
Массовая доля сухих веществ, % |
9,6 |
|
Титруемая кислотность, 0Т |
41 |
|
Алкогольная проба (объемная доля этилового спирта 75 %), группа |
II
|
|
Бактериальная обсемененность (метод с резазурином), класс, количество бактерий в 1 см3 колостральной сыворотки |
II (от 500 тыс. до 4 млн) |
Таблица 4. Физико-химические и микробиологические показатели колостральной сыворотки
|
Наименование показателя |
Количество |
|
Массовая доля жира, % |
0,6 |
|
Массовая доля белка, % |
4,9 |
|
Массовая доля сухих веществ, % |
8,7 |
|
Титруемая кислотность, 0Т |
41 |
|
Алкогольная проба (объемная доля этилового спирта 75 %), группа |
II
|
|
Бактериальная обсемененность (метод с резазурином), класс, количество бактерий в 1 см3 колостральной сыворотки |
II (от 500 тыс. до 4 млн) |
Полученные результаты были использованы при разработке нормативной документации на пищевые продукты различного функционального назначения с иммуномоделирующим действием.
Выводы
Исследованы свойства иммуносодержащей биосистемы - колострума. Определены параметры фракционирования. Максимальная степень разделения получена при использовании бинарной композиции. Получены 2 фракции и исследованы их физико-химические свойства.
Рецензенты:
Дворянинова О.П., д.т.н., преподаватель кафедры «Технологии продуктов животного происхождения», Воронежский государственный университет инженерных технологий, г. Воронеж.
Григоров В.С., д.т.н., профессор кафедры «Биохимии и Биотехнологии», Воронежский государственный университет инженерных технологий, г. Воронеж.