close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Медьсодержащие биологически активные соединения получение органической формы свойства и перспективы применения в технологии пищевых продуктов

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
ТИХОНОВА Яна Владимировна
МЕДЬСОДЕРЖАЩИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ
СОЕДИНЕНИЯ: ПОЛУЧЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОЙ ФОРМЫ,
СВОЙСТВА И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ В
ТЕХНОЛОГИИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
05.18.07 – Биотехнология пищевых продуктов и биологических
активных веществ
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учѐной степени
кандидата технических наук
Воронеж – 2018
Работа
выполнена
в
Федеральном
Государственном
бюджетном
образовательном учреждении высшего образования «Курский государственный
медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской
Федерации
Научный руководитель:
доктор биологических наук, профессор
Лазурина Людмила Петровна
Официальные оппоненты:
Попов Евгений Сергеевич
доктор технических наук, научный сотрудник
НУПЦЙТИГ
ФГБОУ
ВО
"Воронежский
государственный
университет
инженерных
технологий"
Кузнецова Елена Анатольевна
доктор технических наук, заведующая кафедрой
промышленной химии и биотехнологии ФГБОУ
ВО «Орловский государственный университет
имени И.С. Тургенева»
Ведущая организация:
ВНИИ пищевой биотехнологии – филиал
ФГБУН
Федерального
исследовательского
центра питания, биотехнологии и безопасности
пищи (ВНИИПБТ – филиал ФГБУН «ФИЦ
питания и биотехнологии»), г. Москва
Защита состоится «28» декабря 2018 г. в 15 часов 30 минут на заседании
совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на
соискание ученой степени доктора наук Д 212.035.04 при ФГБОУ ВО «ВГУИТ»
по адресу: 394036, г. Воронеж, проспект Революции, д.19, конференц-зал.
Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные гербовой
печатью утверждения, просим присылать Ученому секретарю совета Д
212.035.04.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО «ВГУИТ».
Полный текст диссертации размещен в сети «Интернет» на официальном сайте
ФГБОУ ВО «ВГУИТ» www.vsuit.ru. « 23» октября 2018 г. Автореферат
размещен в сети «Интернет» на официальном сайте Министерства образования
и науки РФ: www.vak3.ed.gov.ru и на официальном сайте ФГБОУ ВО «ВГУИТ»
www.vsuit.ru. «26» октября 2018 г. Автореферат разослан «20» ноября 2018 г.
Ученый секретарь совета по защите
диссертаций на соискание ученой степени
кандидата наук, на соискание
ученой степени доктора наук
Д 212.035.04
Е.В.Белокурова
Общая характеристика работы
Актуальность исследования Политика в области здорового питания
направлена на сохранение и укрепление здоровья населения, профилактику
заболеваний за счет развития производства пищевых продуктов и
биологически активных веществ к пище; разработки и внедрения в пищевую
промышленность инновационных технологий. Одной из важных задач
является обеспечение населения продуктами питания, которые могут
обеспечивать нормальную жизнедеятельность организма человека, так как
из-за неблагоприятной экологической обстановки, стрессов, неправильного
питания в организме человека не хватает внутренних резервов для
поддержания гомеостаза основных функциональных систем. Потребление
биологически активных веществ в составе пищевого рациона позволяет
быстро
компенсировать
дефицитные
вещества
и
обеспечить
физиологическую потребность человека. Поэтому создание качественно
новых пищевых продуктов, способных в кратчайшие сроки корректировать в
организме человека метаболические процессы, весьма актуально.
Совокупность этих факторов входит в сферу государственных интересов и
отражена в Государственной политике РФ в области здорового питания
(распоряжение РФ от 25.10.2010г. № 1873-р) и Комплексной программе
развития биотехнологий в РФ на период до 2020года, утвержденной
постановлением правительства РФ №1853п-178 от 24 апреля 2012 года
Основная проблема современной медицины и ветеринарии заключается
в формировании резистентности микроорганизмов, что, в свою очередь,
ведет к снижению эффективности противомикробной терапии и развитию
различных патологических процессов (Нечаева О.В., Тихомирова Е.И.,
Пермякова Н.Ф., Заярский Д.А., Швиденко И.Г., Шуб Т.М.). Значительное
число публикаций посвящено разработке новых подходов к преодолению
резистентности микроорганизмов за счет синтезированных альтернативных
биологически активных веществ в субмолекулярном диапазоне размеров менее 100 нм. (Абаева Л.Ф., Марахова А.И., Жилкина В.Ю.). Особый интерес
из различных способов получения наносубстанций представляют методы
химического синтеза, наиболее приемлемые для практического применения
и выгодные с экономической точки зрения.
Другим приоритетным направлением является проблема экологичной и
безотходной пищи. Появилось много исследований по разработке
технологических приемов создания принципиально новых биоразлагаемых
защитных покрытий, дисперсных систем и т.д., способных обеспечить
защиту пищевого продукта от микробных поражений, воздействия кислорода
воздуха и предотвратить их усушку в производстве и хранении. Особое
внимание привлекают специальные упаковочные материалы к которым
относятся водорастворимые пленки и пленки, обладающие бактерицидными
или фунгистатическими свойствами и т.д.
Большой вклад в разработку и рациональное использование пищевых
биологически активных добавок, покрытий, биологически активных
ингредиентов и композитов внесли российские ученые Л.В. Антипова, А.Б.
Лисицын, Н.Н. Липатов, А.Л. Кудряшов, О.С. Киреева, О.А. Ковалева и др.
Актуальность работы подтверждается ее выполнением в рамках
научной платформы медицинской науки «Инновационные фундаментальные
технологии в медицине» (приказ МЗРФ от 30 апреля 2013 г. №281) и
госбюджетной НИР кафедры биологической и химической технологии
Курского государственного медицинского университета «Медикобиологические информационные технологии» (№ госрегистрации ВНТИ
Центра 12009565143).
Цель работы
Изучение биологической активности медьсодержащих соединений с
целью
возможного
практического
применения
в
коррекции
физиологического состояния и пищевого статуса организма.
Задачи исследования
 обоснование и разработка условий получения органической
формы медьсодержащих соединений и их характеристика;
 исследование биологической активности медьсодержащих
соединений в опытах in vitro и in vivo;
 оценка
биологической
безопасности
медьсодержащих
соединений;
 исследование биокорректирующих свойств глицерогелей с
медьсодержащими биологически активными соединениями;
 разработка способов применения медьсодержащих биологически
активных соединений в технологии пищевых продуктов.
Научная новизна
Впервые показана возможность получения органической формы
медьсодержащих
соединений
путем
биохимического
синтеза
с
производными диаминопиримидина и 6-пенициллановой кислоты и изучены
их физико-химические свойства.
Установлено, что полученные субстанции обладают биологической
активностью доказанной в опытах in vitro и in vivo и не оказывают
отрицательного влияния на морфологию изучаемых органов относительно
контроля и биохимические показатели крови экспериментальных животных.
Полученные медьсодержащие соединения проявляют выраженную
противомикробную и противогрибковую активность на биообъектах,
относятся к классу малотоксичных веществ, стимулируют формирование
гуморального и клеточного иммунного ответа, проявляют антигипоксическое
действие, не обладают раздражающим и аллергизирующим действием на
кожу и конъюнктиву экспериментальных животных. Это открывает реальные
перспективы использования их в технологиях пищевых продуктов с
пролонгированными сроками хранения и специальными свойствами, в том
числе, лечебно-профилактического назначения.
Разработанные субстанции не оказывают отрицательного действия на
функционально-технологические и органолептические свойства пищевых
систем, снижают бактериальную обсемененность полупродуктов и
продуктов.
Проведены исследования, позволяют продвинуться в понимании
основных закономерностей взаимодействия медьсодержащих биологически
активных соединений с клетками и живыми организмами. Эксперименты
проведены на биологических объектах разного уровня организации (мыши,
крысы, морские свинки). Определено влияние медьсодержащих
биологически активных соединений на жизнеспособность и функциональную
активность биологических объектов.
Теоретическая и практическая значимость
Теоретические положения и научные результаты значительно
расширяют знания в области прикладной биотехнологии и химии пищи,
пищевых биологически активных соединений и использованы в учебном
процессе при чтении лекций и проведении лабораторных работ при
подготовке бакалавров направлений 19.06.01 «Промышленная экология и
биотехнология» и 18.03.01«Химическая технология».
Получены молекулярно-органические формы медьсодержащих
соединений в разработанных условиях биохимического синтеза. Новизна
технологического решения доказана (патент РФ № 154888, 2015 г).
Полученные медьсодержащие биологически активные соединения безопасны
и перспективны в технологии пищевых продуктов.
Предложено средство, выполненное в виде глицерогеля, обладающее
многофакторным воздействием, которое может использоваться в
дерматологии, хирургии, оториноларингологии и т.д. и новизна которого
доказана (патент РФ № 2481835, 2013 г.)
Основные положения, выносимые на защиту:

получение медьсодержащих соединений в органической форме с
использованием производных диаминопиримидина и 6 –пенициллановой
кислоты методом биохимического синтеза;

биологические свойства и безопасность медьсодержащих
соединений;

возможные способы применения в пищевых системах для
пролонгирования сроков хранения и придания специализированных свойств
пищевым продуктам.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на научных конференциях Курского
государственного медицинского университета (Курск, 2010-2017 гг.),
межвузовских конференциях студентов и молодых ученых Курского
государственного медицинского университета (Курск, 2010-2016 гг.),
Всероссийской научно-практической конференции с международным
участием «Биомедицинская инженерия и биотехнология» (Курск, 2008-2018
гг.),
межкафедральной
конференции
Курского
государственного
медицинского университета (2017 г.)
Разработки
экспонировались
на
41-ой
межрегиональной
специализированной выставке «Здравоохранение» межрегиональный
диагностический форум (г. Воронеж, 2016 г.) (получен диплом); 43-ей
межрегиональной
специализированной
выставке
«Здравоохранение»
межрегиональный диагностический форум (г. Воронеж, 2017 г.) (получен
диплом);
44-ой
межрегиональной
специализированной
выставке
«Здравоохранение» межрегиональный диагностический форум (г. Воронеж,
2018 г.) (получен диплом).
Публикации. По материалам диссертаций опубликовано 22 работы, в
том числе 4 в журналах из перечня ВАК Минобрнауки России, 2 патента на
изобретение
«Устройство
для
интенсификации
реакционных
и
массообменных процессов» (патент РФ №154888, 2015 г.) и
«Ранозаживляющее средство для местного применения» (патент РФ
№2481835, 2013 г.).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из
введения, обзора литературы, объектов и методов исследования, 3 глав
собственных исследований, выводов, списка литературы и приложения.
Работа изложена на 231 странице компьютерного текста, содержит 45 таблиц
и 24 рисунка. Библиографический указатель включает 243 наименования.
Основное содержание работы.
Во введении обоснована актуальность темы диссертации,
сформулированы цель и задачи диссертационного исследования, научная
новизна и практическая ценность исследования.
В первой главе представлен анализ научно-технической литературы по
вопросам значения и применения биологически активных веществ в пищевой
промышленности, их роли в профилактике нарушений пищевого статуса.
Отмечено особое влияние микроэлементов на функционирование
макроорганизма. Влияние технологических приемов на получение новых
биоразлагаемых покрытий и пленок. В результате проведенного
аналитического исследования подтверждена актуальность решения
обозначенной проблемы.
Во второй главе в соответствии с целью и задачами работы
исследования проводились согласно структурной схемы (рисунок 1).
Экспериментальные исследования проводили в условиях научноисследовательских лабораторий кафедр «Биологической и химической
технологии»,
«Микробиологии,
вирусологии,
иммунологии»,
«Фармацевтической и токсилогической химии» и межкафедральной
лаборатории практических навыков физико-химических методов анализа
ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» МЗ РФ, в
научно-исследовательских лабораториях НИИ Экологической медицины г.
Курска, кафедры и наноцентра при ФГБОУ ВО «Курский государственный
университет».
Рисунок 1 - Схема проведения исследования
Объектами исследования на различных этапах работы являлись:
органические производные медьсодержащих соединений, полученные на
кафедре
биологической
и
химической
технологии
Курского
государственного медицинского университета путем биохимического
синтеза: с производным диаминопиримидина; с производным 6-
пенициллановой кислоты под лабораторными шифрами: РТmр, РТmрСu,
РАmр, РАmрСu; образцы цельной крови; органы животных (селезенка,
сердце, печень, почки) и биологические ткани экспериментальных животных;
глицерогели для пищевых продуктов с медьсодержащими биологически
активными веществами; биоразлагаемые полимерные покрытия для пищевой
промышленности с медьсодержащими БАВ; лечебно-профилактическая
карамель, содержащая медьсодержащие соединения; мясные полуфабрикаты
различных ассортиментных групп: фаршевые изделия и рубленные
полуфабрикаты; мясные субпродукты. Говядина жилованная I сорта (ГОСТ
54704-2011), свинина жилованная полужирная (ГОСТ 31476-2012), жирсырец говяжий и свиной, хлеб (ГОСТ 52189-2003), молоко сухое цельное (
ГОСТ 52791-2007), яйца куриные (ГОСТ 31654-2012), лук репчатый (ГОСТ
34306-2017), перец черный молотый (ГОСТ 20950-91), соль поваренная
(ГОСТ 51574-2018).
Для решения поставленных задач применен комплекс современных
общих и специальных методов исследования: химические, физикохимические, микробиологические, иммунологические, биохимические,
гистологические и математические методы.
При разработке технологии получения новых биологически активных
соединений меди требовалась специальная работа по подбору условий
(растворители, концентрации реагентов и их соотношение, соль металла,
температура, продолжительность процесса и т.д.) которые могли бы
обеспечить их высокую степень превращения и высокую скорость
образования, выход и размеры целевого продукта.
Для
экспериментальных
исследований
были
использованы
теплокровные животные 4 видов: (белые мыши массой 18-20 г, белые крысы
массой 120-130 г, кролики породы Шиншилла массой 2,0-2,5 кг, морские
свинки массой 300-320 г) обоего пола, полученные из Центрального
питомника лабораторных животных. Теплокровные животные содержались
при температуре 18-21°С в условиях естественного светового цикла на
стандартном рационе вивария, при свободном доступе к воде и пище. Все
исследования проводились в соответствии с «Правилами проведения работ с
использованием экспериментальных животных», утвержденными Приказом
МЗ СССР № 75 от 12.08.1977 г.
Экспериментальные работы по изучению биологической активности и
безопасности
медьсодержащих
производных
проводили
согласно
«Руководству по экспериментальному (доклиническому) изучению новых
фармакологических веществ» (В.П. Фисенко, Е.В. Арзамасцев, Э.А. Бабаян) с
определением LD50 (М.А. Беленький, Е.В. Арзамасцев), «Руководству по
экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических
веществ (под редакцией Хабриева Р.У.).
При анализе мясных полуфабрикатов пользовались методами:
определения массовой доли влаги (ГОСТ 9793-2016 и рекомендациями
(Антипова Л.В. Глотова И.А., Рогов И.А.); жира – рефрактометрическим;
белка – методом Кьельдаля (ГОСТ 13496.4-93); органолептическую оценку
качества полуфабрикатов и готовых изделий в соответствии с ГОСТ 99592015; определение цветовых характеристик – с помощью спектрофотометра.
Биологическую активность медьсодержащих биологически активных
веществ изучали в экспериментах in vitro и in vivo с установлением
антимикробной, антигрибковой и иммуномодулирующей активности. С
целью установления характера, выраженности повреждающего действия и
оценки безопасности изучено общетоксическое действие: острая и
хроническая токсичность,
кожно-раздражающее и аллергизирующее
действие.
Специфическую активность изучали в эксперименте на совместимость
и биофармацевтическую доступность ингредиентов и с использованием
адекватных экспериментальных моделей лабораторных животных.
Растворы лигандов изучаемых медьсодержащих соединений готовили
на стерильном физиологическом растворе натрия хлорида, в твине-80 и
физиологическом растворе хлорида натрия, воде для инъекций и вводили
внутрижелудочно, внутрибрюшинно и внутримышечно (мыши, крысы,
морские свинки), а также наносили в виде растворов и накожных аппликаций
на роговицу глаза (кролики). Контрольные группы животных получали
физиологический раствор или воду в эквивалентном объеме.
Антибактериальную активность в отношении факультативноанаэробных микроорганизмов определяли in vitro методом диффузии в агар
(Государственная фармакопея XI, 1990 г.). Активность исследуемых
объектов in vivo изучали на белых мышах (при моделировании
стафилококковой инфекции и сальмонеллезного энтероколита). В
экспериментальных исследованиях in vivo соединения меди вводили в дозах
5% от ЛД50. Терапевтическую эффективность оценивали по выживаемости
животных. Определение острой токсичности производных меди (II)
проводили на мышах при внутрибрюшинном способе введения (Беленький
М.А., 1963; Arzamastsev E.V., 1988) свежеприготовленных подогретых
растворов, длительность наблюдения составила 14 дней. Исследования по
изучению хронической токсичности проводили на белых беспородных
крысах обоего пола при внутрижелудочном введении, длительность введения
медьсодержащих биологически активных соединений – 14 дней, с
последующим наблюдением в течение еще 14 дней «отмывки».
Для изучения действия новых субстанций на гуморальный иммунный
ответ крысам линии Вистар внутримышечно вводили исследуемые
препараты в твине и физиологическом растворе натрия хлорида 1 раз в сутки
в течение 5 дней с последующей иммунизацией животных эритроцитами
барана и определением уровня развития гуморального иммунного ответа
путем определения в селезенке количества антителообразующих клеток
(Мальберг К., Зигль Э., 1987).
Гистоструктурные изменения в раневых биоптатах изучали при
исследовании препаратов, окрашенных гематоксилин-эозином.
Исследование оптических свойств субстанций контролировали
спектрофотометрическим методом с использованием спектрофотометра СФ-
2000. Данные ИК-спектроскопии, лиганд и их медьсодержащих производных
в таблетках из бромида калия, записаны на фурье-спектрофотометре ФСМ
1201 в интервале частот 400-4000 см-1, которые позволяют судить об их
структуре. Микрофотографии и размеры частиц исследованы на растровом
электронном микроскопе FEI Quanta 650 FEG в режиме высокого вакуума
(давление в камере от 8*10-3 до 3*10-3 Па).
Статистическую обработку и оценку достоверности результатов
исследований проводили методами регрессивного анализа с помощью
программ Microsoft Оffice.
Основные результаты исследований
Глава 3. Результаты исследований и их анализ
В настоящее время не только в России, но и во всем мире, происходят
негативные изменения в структуре питания людей на фоне неблагоприятной
экологической ситуации. Эпидемиологические исследования показали
весьма существенные недостатки несбалансированного питания россиян.
Наиболее быстрым и экономически обоснованным является создание и
применение биологически активных веществ при производстве продуктов
питания, например, в пролонгировании сроков годности и общей
хранимоспособности. Поэтому повысился интерес к биохимическому
синтезу противомикробных средств с жизненно важными металлами.
Согласно литературными данными такие соединения обладают более
высокой биологической активностью, широким спектром действия и
меньшей токсичностью. Обоснован выбор лигандов: ампициллина
(производное 6-пенициллановой кислоты), лабораторный шифр - PAmp и
триметоприма (производное диаминопиримидина), лабораторный шифр –
PТmp.
Возможно,
что
механизм
биологического
действия
металлосодержащих соединений зависит от способа их получения. Особый
интерес представляют методы позволяющие получать целевые продукты в
достаточных количествах (высокий выход) и не требующие больших
энергетических затрат, дорогостоящего оборудования и т.д. С этой целью
была разработана технология получения ряда органических производных
меди (II). Лабораторный шифр: РТmpCu и PAmpCu.
Биологически активные медьсодержащие соединения получали из
органических лигандов и солей меди (II) при использовании общих методов
получения химических соединений. Проведенные исследования позволили
выявить влияние различных факторов на скорость формирования, выход,
размеры целевых продуктов. Установлена возможность использования
устройства для интенсификации реакционных и массообменных процессов
(Патент РФ №154888, 2015), позволяющая получать наноразмерные
субстанции сферической формы, с низким распределением по размеру,
средний размер составляет для PTmpCu – 60 нм, а для PАmpCu – 70 нм.
Строение и состав полученных соединений подтверждѐн химическими и
физико-химическими методами анализа, УФ- и ИК-спектроскопии, которые
хорошо дополняют друг друга. На основании проведенных исследований
высказаны предположения об их структуре.
Предложена технологическая схема получения медьсодержащих
биологически активных соединений (рисунок 2), представляющих
несомненный интерес для практического применения в различных областях
и, в частности, в пищевой промышленности, так как исходные компоненты
допущены к применению в данной области.
Проведенные гистологические исследования внутренних органов крыс,
получавших медьсодержащие производные показали, что медьсодержащее
производное диаминопиримидина в дозах 50-100 мг/кг и медьсодержащее
производное 6-пенициллановой кислоты в дозах 125-250 мг/кг не оказывали
дистрофических, воспалительных и иных патологических изменений на
изучаемые органы животных (сердце, печень, почки) относительно
контрольной группы. Таким образом, медьсодержащие производные не
вызывали общетоксического действия.
Исследования по изучению влияния новых МБАС на биохимические
маркеры повреждения внутренних органов: общий белок, глюкозу, мочевину,
креатинин,
активность
аспартатаминотрансферазы
(АСТ)
и
аланинаминотрансферазы (АЛТ) в сыворотке венозной крови животных
позволили установить повышение общего белка в сыворотке крови
экспериментальных животных в среднем на 30 %, что указывало на
активизацию процессов белкового обмена веществ и, тем самым, улучшение
энергетического обеспечения протекающих в организме биохимических
процессов.
Показатели (глюкоза, мочевина, креатинин, АСТ и АЛТ) во всех
экспериментальных группах не выходили и за пределы физиологической
нормы и не являлись клинически значимыми, что свидетельствовало о
безвредности
и
реальной
возможности
использования
новых
медьсодержащих соединений в качестве добавок к пище и в технологии
пищевых продуктов.
В связи с этим, целью дальнейшего обоснования их практического
применения требовалась оценка биологического действия как на
микроорганизмы, так и на здоровье человека, так как это связано с
хранимостью и безопасностью продуктов питания. С другой стороны,
биологически активные соединения весьма эффективны для коррекции и
поддержания физиологического статуса организма в посттравматические
периоды, а также для применения в хирургии, стоматологии и т.д.
Рисунок – 2 Принципиальная технологическая схема получения
медьсодержащих биологически активных соединений
Глава 4. Исследование биологического действия органических
производных меди(II)
Проведеные исследования влияния изучаемых медьсодержащих
производных на антимикробную активность по отношению к облигатноанаэробным и факультативно-анаэробным микроорганизмам позволили
установить отсутствие достоверных различий активности медьсодержащих
соединений по сравнению с лигандами в отношение облигатно-анаэробных
микроорганизмов,
а
в
отношение
факультативно-анаэробных
микроорганизмов МБАС проявляли выраженную противомикробную
активность, так как зона задержки роста микроорганизмов в отношение
изучаемых
тест-штаммов
значимо
увеличивалась
(таблица
1).
Медьсодержащие биологически активные соединения с производным 6пенициллановой кислоты обладали, кроме того, более широким спектром
действия в отношении P.аeruginosa и C. albicans по сравнению с лигандом.
Для более полной характеристики противомикробного действия
изучаемых медьсодержащих биологически активных соединений определены
их минимальные подавляющие концентрации в отношении изучаемых тестштаммов, которые были в 2-4 раза ниже МПК лиганд. Изучение
протективной активности исследуемых БАС в опытах в опытах in vivo при
внутрибрюшинном заражении культурой S.aureus №554, а также при
моделировании сальмонелезного энтероколита позволило установить
увеличение терапевтической эффективности в эксперементальных группах
животных , которым вводим медьсодержащие соединения , так как процент
выживших животных составлял 90 и 100 % соответственно.
Таблица 1 - Противомикробная активность медьсодержащих производных в
отношении факультативно-анаэробных микроорганизмов
Тест-культура
Диаметр зоны задержки роста микроорганизмов в мм (М±m)
PAmр
PAmрCu
РTmp
РTmpCu
1
2
3
4
S. aureus ATCC 25923
6,0±0,2
15,3±0,21
11,9±0,3
30,1±1,23
S. aureus 209-Р
6,2±0,2
15,2±0,31
12,4±0,4
31,8±1,33
1
B. subtilis ATCC 6633
23,1±0,3
30,0±0,3
11,2±0,3
21,9±0,73
1
B. cereus ATCC 10702
16,3±0,3
24,5±0,4
11,8±0,3
20,2±0,43
1
E. coli АТСС 25922
25,2±0,3
31,4±0,4
19,2±0,5
35,5±1,63
1
P. aeruginosa
0
14,2±0,3
20,6±0,7
30,4±1,43
1
C. albicans
0
13,0±0,2
17,3±0,4
25,1±0,93
Примечание: PAmр – производное 6-пенициллановой кислоты; PAmрCu – медьсодержащее производное 6пенициллановой кислоты; РTmp – производное диаминопиримидина;
РTmpСu - медьсодержащее
производное диаминопиримидина. 1 – достоверность различий средних относительно 1-й группы (р<0,05); 3
– достоверность различий средних относительно 3-й группы (р<0,05).
В работе представлены данные изучения новых биологически
активных соединений на показатели иммунного ответа. Установлено, что
лиганды не оказывали влияния на формирование гуморального иммунного
ответа, индуцированного эритроцитами барана, а введение PTmpCu и
PAmрCu экспериментальным животным повышало иммуномодулируюшее
действие, так как количество антителообразующих клеток возрастало в 1,5 –
2 раза.
Проблема коррекции гипоксии, являющейся универсальным процессом
на уровне клетки при всех критических состояниях, относится к числу
приоритетных. Исследования антигипоксической активности МБАС изучали
в эксперименте при моделировании острой гипоксической гипоксии, острой
гемической гипоксии и острой гистотоксической гипоксии.
Установлено, что МБАС оказывают защитный эффект, проявляя
противогипоксическое действие при острой гемической гипоксии
сопоставимое с препаратами сравнения (мексидол и натрия оксибутират),
при острой гистотоксической гипоксии их активность существенно
превышала эффект препаратов сравнения и контроль (в 1,5 – 2 раза); при
острой гипоксической гипоксии их активность уступала препаратам
сравнения, но их действие было статистически значимо, так как значительно
превышало контроль.
Таким образом, проведенные исследования позволили сделать вывод,
что медьсодержащие биологически активные соединения относятся к классу
малотоксичных веществ, проявляют противомикробную активность,
иммуномодулирующее действие и антигипоксическую активность, что
открывает широкие перспективы применения новых МБАС в качестве
биологически активных соединений в пищевых системах.
Глава 5. Оценка биокорректирующих свойств медьсодержащих
биологически активных соединений
Разработки иммобилизированных форм и составов для биокоррекции
физиологического статуса актуальны, а использование гидрофильных основ
позволит обеспечить защиту продуктов питания от внешних воздействий и
при последующем хранении.
Глицерогели готовили на общеизвестных основах широко
используемых в производстве пищевых покрытий. Рецептура глицерогелей
представлена в таблице 2.
Таблица 2 – Рецептура исследуемых глицерогелей
Количество ингредиента, масс. %
4
5
6
7
8
Вода
91,0
91,0
91,0
90,0
90,0
Глицерин
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
ГПМЦ
6,0
6,0
6,0
ПВП
6,0
6,0
ХС
6,0
6,0
РТmрСu
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
PAmpCu
1,0
1,0
1,0
NKCu
1,0
YKCu
1,0
Итого:
100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
Примечание: ГПМЦ – гидроксипропилметилцеллюлоза;
ПВП – поливинилпирролидон;
ХС – хондроитина сульфат;
РТmрСu – медьсодержащее производное диаминопиримидина;
PAmpCu – медьсодержащее производное 6-пенициллановой кислоты;
NKCu – медьсодержащее производное никотиновой кислоты;
YKCu – медьсодержащее производное янтарной кислоты.
Наименование компонентов
1
91,0
2,0
6,0
2
91,0
2,0
3
91,0
2,0
9
90,0
2,0
6,0
10
90,0
2,0
6,0
1,0
1,0
1,0
100,0
1,0
100,0
Установлено, что используемые основы не препятствовали проявлению
противомикробной активности медьсодержащих соединений, так как
глицерогели, иммобилизированные
медьсодержащими соединениями
проявляли выраженную противомикробную активность в отношении
изученных тест-штаммов, в частности, S.aureus, являющегося наиболее
частым ассоциатом в пищевых продуктах.
Установлено, что глицерогели, содержащие МБАС обладали
противовоспалительной активностью и не обладали раздражающим и
аллергизирующим действием на кожу и конъюнктиву экспериментальных
животных, что подтверждало их безопасность и представляло интерес для
дальнейшего изучения в качестве БАВ в пищевых композициях.
Показано, что предложенные рецептуры и технология получения
глицерогелей иммобилизированных МБАС позволяют получить безопасные
биологически активные композиции, проявляющие противомикробную
активность, что в свою очередь, способствует защите пищевых систем от
внешних воздействий.
Особое внимание привлекают водорастворимые пленки и пленки,
обладающие бактерицидными или фунгистатическими свойствами. Большой
интерес представляла реализация возможностей коллагеновых белков как
носителей биологически активных веществ. Основными объектами,
используемыми для изготовления пленок, были выбраны коллаген и
желатин, дополнительным компонентом - пластификатор (глицерин),
который улучшал механические свойства и водостойкость материалов.
Оценка физико-механических показателей коллагенсодержащих
пленок подтверждала выраженную пленкообразующую способность
полимерных композиций. Готовые пленки представляли собой эластичные
поверхности без трещин, деформация их не вызывала образования трещин и
изменения формы. Полная деградация полимерных пленок в горячей воде,
(температура 70-75°С) происходила в течение 2-10 минут в зависимости от
состава полимерной композиции. Результаты исследований позволил сделать
вывод о достаточно высокой однородности пленок на основах «желатинколлаген»
и
«коллаген-ГПМЦ»:
микроразрывов,
шероховатостей,
исчерченности, зернистых включений не отмечено. Полученные
коллагеновые пленки апробированы для получения съедобных пленочных
покрытий в производстве мясных полуфабрикатов и сухого корма для
домашних животных.
В опытно-лабораторных условиях экспериментально полученные
коллагеновые дисперсии, содержащие МБАС, применены в технологии
мелкокусковых мясных полуфабрикатов и рубленых формованных при
нанесении пищевых защитных покрытий непосредственно на поверхность
продуктов. После хранения продуктов апробированы различные способы
термической обработки для доведения до кулинарной готовности: варка в
воде, варка на пару, жаренье, запекание, СВЧ-обработка. Оценка
качественных показателей и технологических характеристик (выход, потери
массы), а также органолептическая и физико-химическая характеристика
показателей качества показали, что мясные полуфабрикаты в коллагеновых
плѐнках имеют улучшенные потребительские качества (форма, цвет, запах) и
повышенный массовый выход при любом способе термической обработки.
Однако предпочтительно использование запекание и варка на пару (рисунок
3). Проведенные исследования позволили сделать вывод о возможности
применения коллагеновых дисперсий в мясных рубленных полуфабрикатах,
так как это обеспечивает качество продуктов питания быстрого
приготовления, микробиологическую чистоту, привлекательный вид и не
требуют
условий
утилизации.
Разработанные
пленкообразующие
композиции имеют перспективы применения для пищевых пленочных
покрытий, предоставлением потребителю множества новых функциональных
возможностей и нетрадиционное решение проблемы сокращения количества
бытовых отходов, волнующей весь цивилизованный мир.
Рисунок 3 - Сравнительная оценка выхода рубленных мясных
полуфабрикатов на примере фрикаделек: 1-СВЧ-обработка;
2-запекание; 3-варка на пару; 4-жаренье
На основании проведенных исследований разработаны составы и
технология получения лечебно-профилактических карамелей с изучаемыми
медьсодержащими биологически активными веществами, маслом мяты и
лимонной кислотой. Предлагаемый состав обеспечивает качество карамели и
срок ее хранения. Ингредиенты, входящие в состав карамели, участвуют в
формировании определенного вкуса, запаха, цвета и структуры.
Предлагаемый состав карамели повышает биологическую ценность, обладает
противомикробным действием, придавая специальные свойства и расширяя
ассортимент лечебно-профилактических средств.
ВЫВОДЫ
1.
Обоснованы
условия
получения
органической
формы
медьсодержащих соединений с производными диаминопиримидина (РТmp) и
6-пеницилановой кислоты (PAmp) с использованием предложенного
устройства (патент РФ №154888,2015 г.), обеспечивающего получение
наноразмерных субстанций сферической формы, средний размер составляет
для PTmpCu – до 60 нм, а для PAmpCu до 70 нм. Определено влияние
различных факторов на скорость формирования, выход, размеры целевого
продукта, высказаны предположения об их структуре.
2. Доказано отсутствие общетоксического действия медьсодержащих
соединений в дозах 50 мг/кг–100 мг/кг с диаминопиримидином и 125 мг/кг–
250 мг/кг с 6-пенициллановой кислотой на экспериментальных животных,
отрицательного воздействия на морфологическую структуру кожи и
внутренних органов (сердце, печень, почки) и на динамику биохимических
изменений показателей крови. Повышение общего белка в сыворотке крови в
среднем на 30% свидетельствовало об активизации процессов белкового
обмена веществ и улучшение энергетического обеспечения протекающих в
организме биохимических процессов. Показатели (глюкоза, мочевина,
креатинин, АСТ и АЛТ) во всех экспериментальных группах не выходили за
пределы физиологической нормы, что свидетельствовало о безвредности и
возможности использования в пищевых продуктах.
3. Установлено, что изучаемые медьсодержащие соединения относятся
к классу малоопасных веществ, проявляют выраженную антимикробную и
противогрибковую активность in vitrо и in vivo, оказывают стимулирующее
действие на формирование гуморального и клеточного иммунного ответа
(увеличение антителообразующих клеток в 1,5–2 раза), обеспечивают
защитный эффект, проявляя антигипоксантное действие при острой
гистотоксической гипоксии существенно превышающее эффект препаратов
сравнения.
4. Предложен состав и технология получения глицерогелей,
обогащенных
медьсодержащими
соединениями,
проявляющими
антимикробную и противовоспалительную активность, не обладающих
раздражающим и аллергизирующим действием на кожу и конъюнктиву
экспериментальных животных, позволяющими увеличить сроки годности
продуктов на 30-40% и не влияющими на органолептические показатели
опытных образцов.
5. Даны модифицированные рецептуры пищевых коллагеновых
дисперсий, содержащих МБАС, для мясных полуфабрикатов и мясных
субпродуктов, а также карамелей лечебно-профилактического назначения,
содержащих производные меди (II), с целью повышения биологической
ценности,
пролонгированных
сроков
хранения,
оздоровительной
направленности, расширения ассортимента и нетрадиционного решения
проблемы сокращения количества бытовых отходов, волнующей весь
цивилизованный мир.
6. Разработан состав и технология получения биодеградируемых
полимерных пищевых покрытий, иммобилизированных медьсодержащим
биологически активными соединениями (полная растворимость в воде при
70-75°С в течение 2-х минут), снижающих бактериальную обсемененность
продуктов и повышающих их срок хранения на 2-3 суток. Предполагаемые
технические решения апробированы в опытно-лабораторных условиях.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
По материалам диссертации опубликованы следующие работы:
Публикации в изданиях рекомендованных ВАК РФ:
1.
Тихонова, Я.В. Биологическая активность некоторых производных
сульфаниламида и диаминопиримидина / Я.В. Тихонова, О.С. Лосицкая, Е.М.
Букреева, А.С. Самофалов, И.В. Самохвалова, К.В. Завидовская, А.А.
Краснов // Журнал «Современные проблемы науки и образования». –
Москва: 2011г. - №3. – Режим доступа: www.science-education.ru/99-4569;
2.
Зимина, Я.В. Сравнительный анализ антимикробной активности новых
биологически активных соединений и лекарственных форм на их основе /
Я.В. Зимина, С.В. Костров, О.И. Басарева, Е.М. Букреева, Д.А. Хапчаева,
О.С. Лосицкая // Современные проблемы науки и образования. –2011. № 5;
URL: www.science-education.ru/99-4815;
3.
Тихонова, Я.В. Изучение противомикробной активности полимерных
форм, содержащих комплексные соединения меди и железа / Я.В. Тихонова,
А.С. Самофалов, Е.Б. Артюшкова, И.Ю. Секерина, К.В. Завидовская, Л.П.
Лазурина // Современные проблемы науки и образования. – 2013. - № 1; URL:
www.science-education.ru/107-8535;
4.
Тихонова,
Я.В.
Получение
и
перспективы
применения
металлсодержащих биокорректоров в составе пленочных покрытий для
поддержания здоровья человека / Я.В. Тихонова, Л.П. Лазурина, Д.А. Алиева,
Л.В. Антипова // Вестник Воронежского государственного университета
инженерных технологий. – 2016. - №2(68). – С. 189-192
Патенты РФ:
1.
Устройство для итенсификации реакционных и масообменных
процессов: пат.154888 Рос. Федерация: МПК BOIJ 19/10/Тихонова Я.В.,
Лазурина Л.П., Мищенко В.Я., Алиева Д.А., Завидовская К.В.; заявитель и
патентообладатель Лазурина Л.П. - №2014148451/05, 01.12.2014; заявл.
01.12.2014; опубл. 10.09.2015, Бюл. №25. – 5 с.
2.
Ранозаживляющее средство для местного применения: пат. 2481835
Рос. Федерация: МПК A61P 31/04 (2006.01)/Зимина Я.В., Лазурина Л.П.,
Завидовская К.В., Сорокина М.В., Костров С.В., Чудиновский А.П.;
заявитель и патентообладатель Лазурина Л.П. - № 2011136317/15; заявл.
31.08.2011; опубл. 20.05.2013, Бюл. №14. – 8 с.
Статьи и материалы конференций:
1.
Тихонова Я.В. Цианобактерия
SPIRULINATENSNSперспективный объект биотехнологии/Я.В. Тихонова, Д.А. Алиева, К.В.
Завидовская, Л.П. Лазурина, Е.Б.Артюшкова// Актуальная биотехнология.2014.-№3(10).-С.32. (0,06 п. л.; из них лично соискателем 0,03 п. л.)
2.
Тихонова Я.В. К вопросу получения наноструктур/ Я.В. Тихонова, Д.А.
Алиева, К.В. Завидовская, Л.П. Лазурина, Е.Б.Артюшкова// Актуальная
биотехнология.-2014.-№3(10).-С.45. (0,06 п. л.; из них лично соискателем
0,03 п. л.)
3.
Тихонова Я.В. Биологическая активность, комплексных соединений
полисахаридов с металлами // Сборник трудов VIII Всероссийской научнопрактической конференции «Биомедицинская инженерия и биотехнология». Курск.-2015.-С.107-108. (0,13 п. л.; из них лично соискателем 0,13 п. л.)
4. Тихонова Я. В. Технология получения офтальмологической мази,
содержащей рибофлавин и кислоту аскорбиновую// Сборник трудов VIII
Всероссийской научно-практической конференции «Биомедицинская
инженерия и биотехнология», 2015, – С. 110-111 (0,13 п. л.; из них лично
соискателем 0,13 п. л.)
5.
Тихонова Я. В. Технология получения быстрорастворимых гранул с
витаминами // Сборник трудов VIII Всероссийской научнопрактической конференции «Биомедицинская инженерия и биотехнология», 2015, – С. 109
(0,06 п. л.; из них лично соискателем 0,06 п. л.)
6.
Тихонова Я.В. Изучение возможности получения биологически
активных наноструктур // Сборник «Медико-экологические информационные
технологии.-2015.-С.39-41; (0,19 п. л.; из них лично соискателем 0,19 п. л.)
7.
Тихонова Я. В. Влияние новых комплексных соединений железа в
составе полимерных форм на моделированное воспаление / Тихонова Я.В.,
Самофалов А.С., Артюшкова Е.Б., Калуцкий П.В.,. Лазурина Л.П.//
Современные проблемы науки и образования, 2012, №6 – С. 550 (0,5 п. л.; из
них лично соискателем 0,25 п. л.)
8.
Тихонова Я. В. Влияние новых биологически активных соединений на
противомикробную и иммуномодулирующую активность//«Моделирование и
прогнозирование развития отраслей социальноэкономической сферы:
Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Курск, КГМУ, 2016, – С. 189-191. (0,19 п. л.; из них
лично соискателем 0,1 п. л.)
9.
Зимина Я. В. Разработка технологии быстрорастворимых таблеток с
витаминами группы В / Зимина Я.В., Костров С.В., Шубина Г.Н., Прилуцкая
Ю.С.// Сборник трудов Всероссийской научнопрактической конференции
«Биотехнология. Биомедицинская инженерия и технология современных
социальных практик», 2009, – С. 178-180 (0,19 п. л.; из них лично
соискателем 0,1 п. л.)
10. Зимина Я. В. Изучение биологической активности глицерогелей / Я.В.
Зимина, Н.В. Петраш, Е.М. Букреева, А.С. Самофалов, Л.П. Лазурина //
Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции
«Биотехнология. Биомедицинская инженерия и технология социальных
практик». – Курск: КГМУ, 2009 г. – С. 78-80. (0,19 п. л.; из них лично
соискателем 0,1 п. л.)
11.
Зимина Я.В. Экспериментальная оценка биологической активности
полимерной лекарственной формы / Я.В. Зимина, О.И. Басарева, И.В.
Самохвалова, А.С. Самофалов, А.П. Чудиновская // Сборник трудов
Всероссийской
научно-практической
конференции
«Биотехнология.
Биомедицинская инженерия и технология социальных практик». – Курск:
КГМУ, 2009г. – С. 86-89. (0,19 п. л.; из них лично соискателем 0,1 п. л.)
12.
Тихонова Я.В. Изучение биологической активности некоторых новых
комплексных соединений / Я.В. Тихонова, А.С. Самофалов, Е.Б. Артюшкова,
П.В. Калуцкий // Сборник материалов V
Всероссийской научнопрактической конференции с международным участием: «Биомедицинская
инженерия и биотехнология» Курск. гос. мед ун-т. – Курск. – 2012. – С 41-43.
(0,19 п. л.; из них лично соискателем 0,1 п. л.)
13.
Зимина Я.В. Иммунотропная активность новых комплексных
соединений / Я.В. Зимина,
В.О.Устименко, К.В. Завидовская, А.П.
Чудиновский // Материалы 76-й всероссийской научной конференции
студентов и молодых ученых: «Молодежная наука и современность», Курск,
2011, – С. 337. (0,06 п. л.; из них лично соискателем 0,03 п. л.)
14.
Тихонова Я.В. Изучение влияния комплексных соединений меди в
составе иммобилизированных форм на раздражающее действие
конъюнктивы и кожно-раздражающее действие в эксперименте / Я.В.
Тихонова, А.С. Самофалов, Е.Б. Артюшкова, П.В. Калуцкий // Сборник
материалов V
Всероссийской научно-практической конференции с
международным участием: «Биомедицинская инженерия и биотехнология»
Курск. гос. мед ун-т. – Курск.–2012.–С 34-36. (0,19 п. л.; из них лично
соискателем 0,1 п. л.)
15.
Тихонова Я.В. Изучение антимикробной активности полимерных
матриц, содержащих комплексные соединения / Я.В. Тихонова, И.Ю.
Секерина, А.С. Барбашов, А.С. Самофалов, Е.М. Букреева // Сборник
материалов V
Всероссийской научно-практической конференции с
международным участием: «Биомедицинская инженерия и биотехнология»
Курск. гос. мед ун-т. – Курск. – 2012. – С 54. (0,06 п. л.; из них лично
соискателем 0,03 п. л.)
16. Тихонова Я.В. Изучение противомикробной активности полимерных
форм, содержащих комплексные соединения меди и железа / Я.В. Тихонова,
К.В. Завидовская, А.С. Самофалов, Е.Б. Артюшкова, И.Ю. Секерина //
Сборник материалов V Всероссийской научно-практической конференции с
международным участием: «Биомедицинская инженерия и биотехнология»
Курск. гос. мед ун-т. – Курск. – 2012. – С 15-19. (0,3 п. л.; из них лично
соискателем 0,15 п. л.)
PTmp
PTmpCu
PAmp
PAmpCu
НЧ
ЛД50
МПК
АОК
ГМПЦ
ЭБ
ПВП
МБАВ
МБАС
БАВ
БАС
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
– производное диаминопиримидина
– органическое производное меди (II) с диаминопиримидином
– производное 6-пенициллановой кислоты
– органическое производное меди (II) с 6-пеницилланой кислотой
– наночастицы
– средняя доза вещества, вызывающая гибель половины членов
испытуемой группы животных
– минимальная подавляющая концентрация
– антителообразующие клетки
– гидроксипропилметилцеллюлоза
– эритроциты барана
– поливинилпирролидон
– медьсодержащее биологически активное вещество
– медьсодержащее биологически активное соединение
– биологически активное вещество
– биологически активное соединение
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
р – уровень статистической значимости, р<0,05
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа