На сайте журнала ведутся технические работы. Старая версия сайта находится по адресу https://old-fptt.kemsu.ru
ISSN 2074-9414 (Print),
ISSN 2313-1748 (Online)

Мультикомпонентные композиты нанокомплексов циклодекстрина с биологически активными веществами для функциональных продуктов питания

Аннотация
Для разработки функциональных продуктов питания необходимы мультикомпонентные композиции, содержащие одновременно гидрофильные и гидрофобные соединения. Для этого применяются комплексы включения циклодекстринов (ЦД) с пептидами гидролизата белков и жирорастворимыми витаминами. Цель работы заключалась в разработке метода получения гипоаллергенных пептидов из ферментативного гидролизата белков сыворотки молока и их включения в β-ЦД, а также в получении нанокомплексов β-ЦД с препаратами жирорастворимых витаминов D3 и А и создании на основе полученных клатратов мультикомпонентных композиций для функционального питания.
Объектами исследования являлись нанокомплексы β-ЦД с фракцией пептидов ферментативного гидролизата белков сыворотки молока и препаратами витаминов D3 и А, а также их мультикомпонентные смеси. Применялись стандартные аналитические методы исследования: ВЭЖХ-МС, электрофорез, термогравиметрия и флуориметрия.
Разработана методика получения из ферментативного гидролизата белков молока гипоаллергенных фракций пептидов с молекулярной массой от 300–1500 Да (ФП-ГБС). Полученные пептиды содержат от 6 до 14 аминокислотных остатков и обладают гипоаллергенными свойствами, т. к. не содержит антигенные детерминанты, способные вызывать синтез IgE. Получены комплексы включения пептидов гидролизата белков молока и жирорастворимых витаминов A и D3. Исследованы антиоксидантные и антимутагенные свойства. Дана токсиколого-гигиеническая оценка полученных клатратов. Клатраты пептидов обладали умеренным горьким вкусом. Комплексы включения жирорастворимых витаминов D3:β-ЦД и A:β-ЦД позволили перевести их из раствора оливкового масла в порошкообразную форму, которая растворяется в воде. На основе комплексов включения был разработан мультикомпонентный композит, в 100 г которого содержалось 47 г ФП-ГБС, 1,06 мг витамина D3 (42 500 МЕ), 3,44 мг витамина А (10 000 МЕ) и 1,54 г оливкого масла. Исследованы структурно-функциональные свойства полученных образцов комплексов включения. Токсиколого-гигиеническая оценка нанокомплексов ФП-ГБС:β-ЦД, D3:β-ЦД и A:β-ЦД и их мультикомпонентного композита в экспериментах на Tetrahymena pyriformis показала, что по средней смертельной дозе они относятся к 5 классу опасности (неопасные вещества).
Полученные порошкообразные формы водорастворимых жирорастворимых витаминов и пептидов легко дозируются и могут быть использованы при разработке различных функциональных продуктов питания.
Ключевые слова
Циклодекстрины , витамин A , витамин D3 , пептиды , комплексы включения , функциональные продукты питания
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
  1. Тутельян В. А., Нечаев А. П. Пищевые ингредиенты в создании современных продуктов питания. М.: ДеЛи плюс, 2013. 520 с.
  2. Asgary S, Rastqar A, Keshvari M. Functional food and cardiovascular disease prevention and treatment: A review. Journal of the American College of Nutrition. 2018;37(5):429–455. https://doi.org/10.1080/07315724.2017.1410867
  3. Sharma SK, Bansal S, Mangal M, Dixit AK, Gupta RK, Mangal AK. Utilization of food processing by-products as dietary, functional, and novel fiber: A review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2016;56(10):1647–1661. https://doi.org/10.1080/10408398.2013.794327
  4. Domínguez Díaz L, Fernández-Ruiz V, Cámara M. The frontier between nutrition and pharma: The international regulatory framework of functional foods, food supplements and nutraceuticals. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2020;60(10):1738–1746. https://doi.org/10.1080/10408398.2019.1592107
  5. Задачи и перспективы разработки продуктов функционального питания / В. Г. Цыганков [и др.] // Труды Белорусского государственного университета. 2009. Т. 4. № 1. С. 60–67.
  6. Plasek B, Lakner Z, Kasza G, Temesi Á. Consumer evaluation of the role of functional food products in disease prevention and the characteristics of target groups. Nutrients. 2020;12(1). https://doi.org/10.3390/nu12010069
  7. Halavach TM, Dudchik NV, Tarun EI, Zhygankov VG, Kurchenko VP, Romanovich RV, et al. Biologically active properties of hydrolysed and fermented milk proteins. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. 2020;9(4):714–720. https://doi.org/10.15414/jmbfs.2020.9.4.714-720
  8. Головач Т. Н., Курченко В. П. Аллергенность белков молока и пути ее снижения // Труды Белорусского государственного университета. 2010. Т. 5. № 1. С. 9–55.
  9. Роль смесей гидролизатов белка в профилактике и диетотерапии пищевой аллергии у детей раннего возраста / Т. Э. Боровик [и др.] // Вопросы современной педиатрии. 2010. Т. 9. № 1. С. 150–156.
  10. Görgüç A, Gençdağ E, Ylmaz FM. Bioactive peptides derived from plant origin by-products: biological activities and techno-functional utilizations in food developments – A review. Food Research International. 2020;136. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2020.109504
  11. Halavach TM, Savchuk ES, Bobovich AS, Dudchik NV, Tsygankow VG, Tarun EI, et al. Antimutagenic and antibacterial activity of β-cyclodextrin clathrates with extensive hydrolysates of colostrum and whey. Biointerface Research in Applied Chemistry. 2021;11(2):8626–8638. https://doi.org/10.33263/BRIAC112.86268638
  12. Serafini M, Peluso I. Functional foods for health: The interrelated antioxidant and anti-inflammatory role of fruits, vegetables, herbs, spices and cocoa in humans. Current Pharmaceutical Design. 2017;22(44):6701–6715. https://doi.org/10.2174/1381612823666161123094235
  13. Golovach TN, Tarun EI, Dudchik NV, Romanovich RV, Bubra IA, Kurchenko VP. Description of biologically active protein hydrolysates of whey and colostrum. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Biological Series. 2018;63(4):409–418. (In Russ.). https://doi.org/10.29235/1029-8940-2018-63-4-409-418
  14. Golovach TN, Romanovich RV, Kurchenko VP, Tarun EI. Antioxidant potential of bovine colostrum fermented with acidophilus bacillus. Food Industry. 2019;(4):30–31. (In Russ.). https://doi.org/10.24411/0235-2486-2019-10014
  15. Антирадикальная активность, антимутагенные и антигенные свойства ферментативных гидролизатов коровьего молозива / Т. Н. Головач [и др.] // Журнал Белорусского государственного университета. Биология. 2018. № 1. С. 50–59.
  16. Manzoor M, Singh J, Bandral JD, Gani A, Shams R. Food hydrocolloids: Functional, nutraceutical and novel applications for delivery of bioactive compounds. International Journal of Biological Macromolecules. 2020;165:554–567. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.09.182
  17. Zhu J, Huang Q. Nanoencapsulation of functional food ingredients. Advances in Food and Nutrition Research. 2019;88:129–165. https://doi.org/10.1016/bs.afnr.2019.03.005
  18. Kim SB, Ki KS, Khan MA, Lee WS, Lee HJ, Ahn BS. Peptic and tryptic hydrolysis of native and heated whey protein to reduce its antigenicity. Journal of Dairy Science. 2007;90(9):4043–4050. https://doi.org/10.3168/jds.2007-0169
  19. Edwards PJB, Jameson GB, Palmano KP, Creamer LK. Heat-resistant structural features of bovine β-lactoglobulin A revealed by NMR H/D exchange observations. International Dairy Journal. 2002;12(4):331–344. https://doi.org/10.1016/S0958-6946(02)00029-8
  20. Shikhar G, Aviral K, Sanjay V. Solubility studies of the β-cyclodextrins inclusion complexes: A review. International Research Journal of Pharmacy. 2012;3(10):178–181.
  21. Das SK, Rajabalaya R, David S, Gani N, Khanam J, Nanda A. Cyclodextrins – the molecular container. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2013;4(2):1694–1720.
  22. Varan G, Varan C, Erdoğar N, Hıncal AA, Bilensoy E. Amphiphilic cyclodextrin nanoparticles. International Journal of Pharmaceutics. 2017;531(2):457–469. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2017.06.010
  23. Menezes PDP, Andrade TA, Frank LA, de Souza EPBSS, Trindade GGG, Trindade IAS, et al. Advances of nanosystems containing cyclodextrins and their applications in pharmaceuticals. International Journal of Pharmaceutics. 2019;559:312–328. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2019.01.041
  24. Fernández MA, Silva OF, Vico RV, de Rossi RH. Complex systems that incorporate cyclodextrins to get materials for some specific applications. Carbohydrate Research. 2019;480:12–34. https://doi.org/10.1016/j.carres.2019.05.006
  25. Jansook P, Ogawa N, Loftsson T. Cyclodextrins: structure, physicochemical properties and pharmaceutical applications. International Journal of Pharmaceutics. 2018;535(1–2):272–284. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2017.11.018
  26. Kim SB, Seo IS, Khan MA, Ki KS, Lee WS, Lee HJ, et al. Enzymatic hydrolysis of heated whey: Iron-binding ability of peptides and antigenic protein fractions. Journal of Dairy Science. 2007;90(9):4033–4042. https://doi.org/10.3168/jds.2007-0228
  27. Loftsson T, Brewster ME. Cyclodextrins as functional excipients: Methods to enhance complexation efficiency. Journal of Pharmaceutical Sciences. 2012;101(9):3019–3032. https://doi.org/10.1002/jps.23077
  28. Green MR, Sambrook J. Molecular cloning: A laboratory manual. 3 Volumes Set. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press; 2013. 1599 p.
  29. Linde GA, Junior AL, Faria EV, Colauto NB, Moraes FF, Zanin GM. The use of 2D NMR to study β-cyclodextrin complexation and debittering of amino acids and peptides. Food Research International. 2010;43(1):187–192. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2009.09.025
  30. Тарун Е. И. Сравнение антиоксидантных активностей галловой, кофейной и хлорогеновой кислот // Труды Белорусского государственного университета. 2014. Т. 9. № 1. С. 186–291.
  31. Дудчик Н. В. Количественная оценка антимутагенной активности растительной композиции в краткосрочном тесте // Здоровье и окружающая среда. 2014. Т. 1. № 24. С. 218–221.
  32. Методические рекомендации по доклиническому испытанию биологически активных пищевых добавок и фитопрепаратов МР №119-0010 / А. С. Богдан [и др.]. Минск: Министерство здравоохранения Республики Беларусь, 2000. 35 с.
  33. Prietl B, Treiber G, Mader JK, Hoeller E, Wolf M, Pilz S, et al. High-dose cholecalciferol supplementation significantly increases peripheral CD4+ Tregs in healthy adults without negatively affecting the frequency of other immune cells. European Journal of Nutrition. 2014;53(3):751–759. https://doi.org/10.1007/s00394-013-0579-6
  34. Bashir M, Prietl B, Tauschmann M, Mautner SI, Kump PK, Treiber G, et al. Effects of high doses of vitamin D3 on mucosa-associated gut microbiome vary between regions of the human gastrointestinal tract. European Journal of Nutrition. 2016;55(4):1479–1489. https://doi.org/10.1007/s00394-015-0966-2
  35. Iweala OI, Nagler CR. The microbiome and food allergy. Annual Review of Immunology. 2019;37:377–403. https://doi.org/10.1146/annurev-immunol-042718-041621
  36. Bunyavanich S, Shen N, Grishin A, Wood R, Burks W, Dawson P, et al. Early-life gut microbiome composition and milk allergy resolution. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 2016;138(4):1122–1130. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2016.03.041
  37. Stecher B, Robbiani R, Walker AW, Westendorf AM, Barthel M, Kremer M, et al. Salmonella enterica serovar typhimurium exploits inflammation to compete with the intestinal microbiota. PLoS Biology. 2007;5(10):2177–2189. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0050244
  38. Bar-El Dadon S, Reifen R. Vitamin A and the epigenome. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2017;57(11):2404–2411. https://doi.org/10.1080/10408398.2015.1060940
  39. Cantorna MT, Snyder L, Arora J. Vitamin a and vitamin d regulate the microbial complexity, barrier function, and the mucosal immune responses to ensure intestinal homeostasis. Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology. 2019;54(2):184–192. https://doi.org/10.1080/10409238.2019.1611734
  40. Halavach TM, Tarun EI, Asafov VA. Enzymatic protein hydrolysates of whey and colostrum with extensive degree of hydrolysis. AIP Conference Proceedings. 2022;2390. https://doi.org/10.1063/5.0069049
  41. Halavach T. Proteolysis of bovine whey, milk and colostrum with serine endopeptidases. In: Kurchenko V, Lodygin A, da Costa RMM, Samoylenko I, editors. Intelligent biotechnologies of natural and synthetic biologically active substances. Cham: Springer; 2022. pp. 35–45. https://doi.org/10.1007/978-3-030-96641-6_5
  42. Halavach TM, Kurchenko VP, Tsygankow VG, Bondaruk AM, Tarun EI, Asafov VA. β-Cyclodextrin nanocomplexes with biologically active peptides from hydrolysed bovine whey and colostrum. Biointerface Research in Applied Chemistry. 2022;12(6):8502–8514. https://doi.org/10.33263/BRIAC126.85028514
Как цитировать?
Курченко В. П., Головач Т. Н., Сушинская Н. В., Тарун Е. И. , Дудчик Н. В., Цыганков В. Г., Евдокимов И. А., Лодыгин А. Д. Мультикомпонентные композиты нанокомплексов циклодекстрина с биологически активными веществами для функциональных продуктов питания. Техника и технология пищевых производств, 2022, вып. 52, том. 2, стр. 375-389
DOI
http://doi.org/10.21603/2074-9414-2022-2-2370
Издатель
Кемеровский государственный университет
https://kemsu.ru
ISSN
2074-9414 (Print) /
2313-1748 (Online)
О журнале