ВПЛИВ ПОПЕРЕДНЬОЇ ОБРОБКИ ГАРБУЗА НА БІОСИНТЕЗ γ-АМІНОМАСЛЯНОЇ КИСЛОТИ

Прагнення до здорового способу життя набирає сили. Населення високорозвинених індустріальних країн особливо відкрито до всього, що робить людей здоровими. На цій хвилі харчова індустрія починає переорієнтовуватися на виробництво продуктів харчування з новими якостями, що поліпшують здоров‘я. Назва цього нового шляху: функціональне харчування.

Позитивний вплив на людський організм речовин, що містяться в окремих продуктах харчування, все частіше стає предметом численних досліджень. Науковий прогрес дозволяє легше знаходити зв’язок між біохімічними структурами, які природним чином зустрічаються в продуктах харчування, і їх впливом на здоров‘я.

Але не тільки успіх у науці і технології пробуджує інтерес до створення нових продуктів функціонального харчування. Через зростаючі витрати на медичну допомогу, кожна людина стає все більш зацікавленою у самостійній підтримці здоров’я. У будь-якому віці людям хочеться бути працездатними і в добрій формі.

Харчовий продукт може бути віднесений в розряд функціональних продуктів харчування, якщо вміст в нім біозасвоюваного функціонального інгредієнта знаходиться в межах 10-50% середньої добової потреби у відповідному нутрієнті. Слід зважати на те, що обмеження кількісного вмісту функціонального інгредієнта у функціональних продуктах харчування обумовлене тим, що подібні продукти призначені для постійного використання у складі звичайних раціонів живлення, які можуть включати і інші харчові продукти з тією або іншою кількістю і спектром потенційних функціональних інгредієнтів. Сумарна кількість біозасвоюваних в травному тракті функціональних нутрієнтів, що потрапляють в організм, не повинно перевищувати добові фізіологічні потреби в них здорової людини, оскільки це може супроводжуватися виникненням небажаних побічних ефектів [1].

Згідно «Наукової концепції Функціонального харчування в Європі» (Scientific Concepts of Functional Food in Europe), розробленій в 1995-1998гг [1], продукти харчування лише у тому разі можуть бути віднесені до функціональних, якщо є можливість продемонструвати їх позитивний ефект на ту або іншу ключову функцію (функції) людини (окрім традиційних поживних ефектів) і отримати вагомі об'єктивні докази, підтверджувальні ці взаємовідношення.

На ринку харчових продуктів постали 2 основні задачі:

- забезпечення зниження собівартості продукції шляхом удосконалення технології, використання більш дешевої сировини;

- підвищення якість продукції з одночасним забезпеченням збалансованості хімічного складу.

Рішенням поставлених задач є використання рослинної сировини, до якої відносяться гарбуз, морква, буряк, пшениця та інші. Серед асортименту функціональних продуктів найбільш прийнятними є продукти на основі фруктових та овочевих соків, так як в них одночасно можуть функціонувати багато різних за класами функціональних добавок. Функціональною складовою розроблених продуктів є γ-аміномасляна кислота (ГАМК) .[2]

ГАМК - це продукт ферментативного перетворення глутамінової кислоти під дією ферменту глутаматдекарбоксилази згідно з наступним рівнянням: HOOC-CH₂-CH₂-CH(NH₂)-COOH → HOOC-CH₂-CH₂-CH₂-NH₂ + СО₂

глутамінова кислота γ-аміномасляна кислота вуглекислий газ

До теперішнього часу глутаматдекарбоксилаза виявлена в тканинах тварин, вищих рослин, а також в дріжджах і бактеріях. Глутаматдекарбоксилаза відіграє важливу роль в діяльності центральной нервової системи. Її субстрат, глутамінова кислота, є медіатором процесу збудження, а продукт, γ-аміномасляна кислота, найважливішим медіатором процесу гальмування в нейронах головного мозку. Глутаматдекарбоксилаза є лімітуючим ферментом, що визначає рівноважні рівні γ-аміномасляної кислоти в нервовій системі хребетних і безхребетних тварин. За допомогою моноклональних антитіл фермент був виявлений в мозочку, сітківці ока, спинному мозку [3]. З 60 досліджених рослин найбільш багаті глутаматдекарбоксилазою гарбуз, авокадо, зелений перець та ін. Частково очищені препарати ферменту були отримані з гарбуза [2], редьки [4], барвінку [5] і ячменю [6]. Активність глутаматдекарбоксилазы в зернах злакових рослин різко збільшується при зміні вологості середовища, в якому зберігається зерно. [7, 8, 9].

γ-аміномасляна кислота вперше була виявлена в 1883 році. Її дія була класифікована як нейротрансмітерна, яка необхідна для передачі нервового імпульсу синапсам, завдяки чому поліпшується імпульсний зв'язок між ними й робота центральної нервової системи в цілому, а також, стабілізація кров'яного тиску. Рекомендовано клінічне використання ГАМК при судинних захворюваннях головного мозку (атеросклерозі і гіпертонічній хворобі), при порушеннях пам’яті, уваги і мови, при головному болі і запамороченнях, динамічних порушеннях мозкового кровообігу, підвищеннях психічної активності хворих після інсульту і травм мозку, ендогенних депресій, алкогольних енцефалопатій, відсталості розумового розвитку у дітей з пониженою психічною активністю і при передменструальному синдромі. Добова потреба дорослої людини в ГАМК-1,5-2г /добу.[2]

Метою роботи є розробка технології гарбузового нектару функціонального призначення, у якому в якості фізіологічно активної речовини виступає γ-аміномасляна кислота, яка утворюється в овочевій сировині при зміні газового середовища (аеробні умови на анаеробні). Контролем індукованого функціонування ферментів сировини, а саме глутаматдекарбоксилази, при зміні зовнішніх умов є перетворення глютамінової кислоти в соці в γ-аміномасляну кислоту.

Технологія гарбузового нектару функціонального призначення буде відрізнятися від традиційної лише умовами попередньої обробки сировини перед вилученням соку.

Гарбуз перед вилученням соку витримували під пульсуючим тиском (до 10⁶ Па). Сутність цього процесу полягає в зміні процесів метаболізму, які проходять в сировині при зміні умов зберігання. Встановлено, що при створенні чередування анаеробних і аеробних умов зберігання, в сировині йдуть процеси перетворення вільних амінокислот, а саме глютамінова кислота, яка становить біля 40 % від загального вмісту вільних амінокислот в сировині, під дією ферменту глютаматдекарбоксилази перетворюється в іншу амінокислоту – ГАМК. Час витримки гарбузу в анаеробних умовах становить 0,2 год. – 12 год., в аеробних умовах 0,2 – 12 год. Дослідження показали, що витримуючи сировину у заданих умовах протягом 24 годин кількість γ-аміномасляної кислоти (рис. 1) становить 1,24 г/дм³:

Рис. 1. Зміна вмісту глютамінової кислоти та ГАМК в гарбузі при обробці пульсуючим тиском.

1-глутамінова кислота; 2- γ-аміномасляна кислота.

Кількість утвореної ГАМК при виробництві «Гарбузового нектару» функціонального призначення визначали по утворенню СО₂ в апараті Варбурга, на амінокислотному аналізаторі, методом паперової та рідинної хроматографії.[10, 11, 12]

Висновки. Встановлена можливість перетворення вільної глутамінової кислоти овочевої сировини в γ-аміномасляну кислоту шляхом індуктування ферментної системи плодів, а саме глутаматдекарбоксилази під дією пульсуючого тиску. Розроблена технологічна схема отримання гарбузового нектару функціонального призначення з контрольованим вмістом γ-аміномасляної кислоти.

Література:

1. Доронин А.Ф., Шендеров Б.А. Функциональное питание. 2002, Изд-во «ГрантЪ», 295 с.

2. Melius P. // Canad. J. Biochem. 1966.Vol. 44. P. 145—147.

3. Wu J.Y., Denner L., Lin C.T., Song G.L. // Meth. Enzymol.1985.Vol. 113. P. 3-10.

4. De Frenne E., Schneider F.// Naturewissenschaften.1970. Vol. 57. P. 498—499.

5. Gillard P., Girre L., Cormier M. // Bull. Soc. Bot. France. 1975.Vol.122. 95—107.

6. Inatomi K., Slaughter J.C. // Biochem. J. 1975. Vol. 147. P. 479—484.

7. Gallespi L., Floris C. // Biochem. Physiol. Pflanz.1978. Vol. 173. P. 160—166.

8. Mora C., Miguel A., Echandi Z. Turrialba. 1976. Vol. 26. P. 413—416.

9. Weipert D.// Getreide. Mehl. Brot. 1972. Vol. 26. P. 123—124.

10. Методы биохимических ииследований растений/ А.И. Ермаков, В.В. Арасимович, Н.П. Ярош и др.; Под ред. А.И. Ермакова.-3-е изд., перераб. и доп.-Л.:Агропромиздат.Ленингр. отд-ние,1987.-430с.,илл.

11. Отто М. Современные методы аналитической химии. – М.: Техносфера, 2004. Т. 2

12. Практикум по хроматографическому анализу. Учебн. Пособие для студентов нехимических специальностей вузов. Под ред. К.М. Ольшановой. М., «Высш. школа», 1970.-312с. С илл.