Хранение и переработка сельхозсырья №4 - 2021

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ Давление в рабочей камере до 1000 МПа; Процедура исследования Рабочая температура от 10 до + 80ºС ; В общем случае обработка исследуемых образцов продуктов при помощи высокого давления заклю- Максимальное перемещение поршня: чается в том, что образец, помещённый в герме- тически закрытую пластичную тару, подвергается Hmax = 0,03 м; в течение заданного времени действию высоко- го давления. Высокое давление поддерживают в Скорость перемещения поршня пресса: течение определённого промежутка времени, за- тем уравнивают с атмосферным, после чего обра- от min = 67⋅10-6 м/сек до max = 67⋅10-5 м/с. ботанные ёмкости выгружают из рабочей камеры. Таким образом, основными параметрами, харак- При минимальной скорости перемещения поршня теризующими процесс обработки, являются дав- (min), максимальное время tmax = 7,46 мин. При ление, которое необходимо поднять и поддержать максимальной скорости перемещения поршня в рабочей камере, температура и время, в тече- пресса (max) минимальное время tmin = 0,746 мин. ние которого исследуемый продукт подвергается давлению. Общий вид установки приведен на Рисунке 1. В нашем случае обработка исследуемых образцов белка высоким давлением состояла из следующих этапов: 1. Подготавливали камеру к созданию давления: 1.1. Наполняли камеру полиэтилсилоксано- вой жидкостью ПЭС-3 на ¼ часть высоты рабочего объема камеры высокого давле- ния; 1.2. Устанавливали исследуемый образец; 1.3. Добавляли рабочую жидкость, не доливая 3÷4 мм до верхней кромки камеры. Уда- ляли пузырьки воздуха, если они присут- ствовали; 1.4. Визуально убеждались в отсутствии ме- ханических включений на поршне, уста- навливали его в центральное отверстие камеры и опускали направляющую втул- ку до упора. 2. Подключали персональный компьютер: 2.1. Запускали программу регистрации пара- метров эксперимента: p – давления, t – температуры,  – время выдержки; 2.2. Подготавливали блоки подготовки дан- ных, а именно: (аналогово-цифровой преобразователь) АЦП и блок преобра- Рисунок 1. Общий вид установки высокого давле- зователей; ния второго поколения 2.3. Подключали окно графической регистра- ции экспериментальных технологических параметров; Инструменты 2.4. Подключали опцию записи данных реги- страции в файл; – поляризационный микроскоп «ПОЛАМ Р312-»; 3. С помощью насоса поднимали рабочее давле- – цифровой фотоаппарат «Canon EOS 700D»; ние в камере согласно градуировке пресса и – устройство механического и оптического фиксировали давление. сопряжения; 4. Разгружали камеру в обратном порядке. – автоматизированная система анализа 5. Контроль, регистрация и документирование растровых микроскопических изображений. исследуемых параметров в процессе обра- ХИ ПС №4 – 2021 52

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ ботки велись непрерывно с помощью цифро- 25°С является немонотонной функцией с несколь- вого аналогового преобразователя с выводом кими максимумами, соответствующими увели- информации на персональный компьютер с чению количества частиц с данной площадью в одновременным созданием файла текущего сравнении с числом таких частиц в контрольном эксперимента. образце. После обработки высоким давлением образцы Данные результаты позволяют сделать вывод, что яичного белка извлекались из эластичного кон- обработка яичного желтка ВД 300 МПа в течение тейнера и помещались на предметный столик ми- 15 минут при температуре 25°С приводит к умень- кроскопа. шению полидисперсности системы и увеличению общего числа частиц дисперсной фазы более чем Микрофотографии образца яичного белка, об- на 17%. работанного гидростатическим давлением при комнатной температуре, были получены на по- Анализ априорной информации и результаты дис- ляризационном микроскопе проходящего света персного анализа состава яичного белка показа- ПОЛАМ Р-211М с ахроматическим объективом ли, что с увеличением давления увеличиваются 60х и окуляром 6,3х. Использование дистанци- линейные размеры пространственной структуры онной системы визуализации объектов произ- продукта. Такое состояние структуры продукта яв- водства CANON позволило получить цифровые ляется результатом разворачивания молекул яич- изображения глубиной цвета до 24 бит/пиксел ного белка при денатурации. (16777216 цветов, по 8 бит на канал в цвето- вой системе RGB) с разрешением 180 точек на На Рисунках 2-6 приведены микрофотографии, дюйм. полученные на цифровом фотоаппарате «Canon EOS 700D», образцов яичного белка, обрабо- В качестве сравнения образцов обработанных ВД танных давлением 220,4; 393,6; 582,3; 814,2 и был использован образец белка, прошедший те- 1009,9 МПа. пловую обработку при атмосферном давлении, температуре 100°С в течении 15 минут. На Рисунках 2-6 видно, что с повышением дав- ления увеличиваются линейные размеры элемен- При микроскопировании контрольного образца тов пространственной структуры яичного белка. яичного белка в белом свете его пространствен- Это означает, что под действием внешнего гидро- ная структура не проявляется. Это говорит о том, статического давления происходит денатурация что линейные размеры частиц дисперсной фазы (разворачивание) молекул яичного белка, степень в водном растворе сырого яичного белка меньше, которой тем больше, чем выше величина прило- чем средняя длина волны видимого спектрально- женного давления. При этом, по мере увеличения го диапазона, равная 555 нм. давления, на микрофотографиях более заметным становится результат срастания развернувшихся Результаты и их обсуждение молекул между собой, а реологические свойства яичного белка приближаются к реологическим Обработка высоким давлением яичного белка свойствам структурированной дисперсной систе- приводит к изменению его структуры (размеры мы с пространственно-связанной сеткой, которы- частиц, их конфигурация, взаимное расположение ми в пределе обладает яичный белок после полной и др.) на клеточном, молекулярном и межмолеку- тепловой денатурации. На рисунке 7 приведена лярном уровнях, возникает необходимость анали- микрофотография яичного белка, обработанного за данных дисперсных систем. температурой 100°С при атмосферном давлении в течение 15 минут. Установлено, что распределение по площадям Сравнение микрофотографий на рисунках 6 и 7 частиц дисперсной фазы в контрольном образце демонстрирует подобие структур образца яично- яичного желтка представляет собой монотонно го белка, обработанного давлением 1009,9 МПа убывающую функцию с максимумом в диапазо- при комнатной температуре и обработанного не площадей от 0.00375 до 0.00875 мкм2. температурой 100°С при атмосферном давлении. Пространственная сетка яичного белка после те- Распределение по площадям частиц дисперсной пловой денатурации имеет более разветвленный фазы в образце яичного желтка после обработки характер, чем после его денатурации под дей- ВД 300 МПа в течение 15 минут при температуре ствием гидростатического давления. ХИ ПС №4 – 2021 53

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ Рисунок 2. Микрофотография Рисунок 3. Микрофотография Рисунок 4. Микрофотография яич- яичного белка, обработанного яичного белка, обработанного ного белка, обработанного давле- давлением 220,4 МПа давлением 393,6 Мпа нием 582,3 МПа Рисунок 5. Микрофотография Рисунок 6. Микрофотография Рисунок 7. Микрофотография яич- яичного белка, обработанного яичного белка, обработанного ного белка, обработанного темпе- давлением 814,2 МПа давлением 1009,9 МПа ратурой 100°С при атмосферном давлении в течение 15 минут На Рисунке 7 представлены ложные дифференци- ства частиц в образце, так и к уменьшению их ко- альные кривые счетного распределения по пло- личества. щади S частиц в образцах яичного белка после обработки различным фиксированным давлени- Считаем, что под действием гидростатическо- ем при комнатной температуре, и после обработ- го давления увеличение площади сферических ки температурой 100° С в течение 15 минут при частиц в яичном белке происходит за счет двух атмосферном давлении. независимых и одновременно протекающих процессов – коагуляции («слипания», напри- Как видно на Рисунке 8, кривые счетного распре- мер, за счет адгезионного взаимодействия ча- деления по площади частиц в образцах имеют стиц дисперсной фазы с макроповерхностями) максимумы. С ростом давления самые интенсив- и разворачивания (при денатурации молекул ные из них понижаются и площадь наибольшего белка). В результате первого процесса увели- количества частиц в образцах, обработанных дав- чение площади происходит с уменьшением ко- лением при комнатной температуре, монотонно личества частиц в геометрической прогрессии. увеличивается, приближаясь к площади наиболь- Предполагается, что «слипание» отдельных ча- шего количества частиц в образце, обработанного стиц между собой происходит без нарушения температурой 100°С в течение 15 минут при ат- целостности их оболочек. При коагуляции ча- мосферном давлении. Действие внешнего гидро- стицы дисперсной фазы могут образовывать статического давления на яичный белок приводит, объемные структуры с равномерным распре- как к увеличению площади наибольшего количе- делением дисперсионной среды. В результате ХИ ПС №4 – 2021 54

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ Рисунок 8. Ложные дифференциальные кривые Рисунок 9. Зависимость средней площади частиц счетного распределения по площади частиц в об- в образцах от давления. На рисунке пунктирной разцах яичного белка после обработки различным линией отмечена величина средней площади фиксированным давлением при комнатной тем- частиц в образце, обработанном температурой пературе, и после обработки температурой 100°С 100°С в течение 15 минут при атмосферном дав- в течение 15 минут при атмосферном давлении лении второго процесса, увеличение площади частиц вышает среднюю энергию Е, необходимую для происходит без изменения их количества до и слипания. Отсюда следует, что эффективность и после действия давления. скорость соударений пропорциональна факто- ру Больцмана ~exp exp [- E / (kБ · T)]. При сжатии График зависимости средней площади частиц в системы величина энергетического барьера за- образцах от давления показан на Рисунке 9. висит не только от температуры, но и от прило- женного внешнего давления. Проводя аналогию На Рисунке видно, что средняя площадь частиц с теорией активных столкновений, необходимо в образце яичного белка увеличивается с повы- еще учитывать и пространственное расположе- шением давления. После обработки образца дав- ние частиц при столкновении, их концентрацию, лением 1009,9 МПа, средняя площадь частиц в форму, размеры и расстояние между ними, коэф- яичном белке становится в 12 раз больше, чем фициент диффузии. Тогда скорость коагуляции бу- средняя площадь частиц после обработки давле- дет пропорциональна ~А exp exp [- E / (kБ · T)], где нием 220,4 МПа и в 0,822 раза (на 1,7 мкм2) мень- множитель А учитывает влияние перечисленных ше средней площади частиц в образце вареного факторов. белка. На основании различия средних площадей частиц вареного яичного белка и обработанного Считаем скорость изменения площади частиц давлением 1009,9 МПа можно предположить, что яичного белка после денатурации под действи- отличаются и пространственные структуры их мо- ем давления пропорциональной его величине. лекул. Тогда, скорость изменения средней площади ча- стиц в образцах при постоянной температуре Т Таким образом, результаты проведенного анали- и изменении давления Р опишем выражением в за дисперсного состава яичного белка после дей- виде: ствия внешнего гидростатического давления и температуры 100°С качественно подобны, но не (d(<S>)) / dP = S(P) + R(P), (1) одинаковы количественно. где S(P) и R(P) − соответственно, скорости дена- Количественная теория кинетики коагуляции для турации и коагуляции частиц яичного белка по- сферических частиц была развита М. Смолухов- сле действия внешнего давления. ским (Эйнштейн & Смолуховский, 1936), соглас- но которой частицы сталкиваются между собой в Для математического моделирования экспери- результате броуновского движения, при чем, все ментальных значений скорости изменения сред- столкновения приводят к агрегации. Это справед- ней площади частиц в образцах при изменении ливо тогда, когда энергия соударения частиц пре- давления, представим функции S(P) и R(P) в виде: ХИ ПС №4 – 2021 55

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ (P) y1 (x) = A + B · x, (2) выберем эквивалентный диаметр dэкв, равный R(P)  y2 (x) = C · exp exp (D · x), диаметру такой условной сферической молекулы, где A, В, C и D – числовые коэффициенты. (3) которая имеет с ней одинаковую площадь. Экви- Тогда выражение (1) будет: валентные диаметры рассчитывали по формуле: (d(<S>)) / dP = S(P) + R(P) = y1 (x) + y2 (x) = dэкв = (dмакс + dмин) / 2, (5) = (A+B · x) + (C exp exp (D · x)). где dмакс и dмин – соответственно видимый наиболь- (4) ший и наименьший размер профиля несфериче- ской развернутой молекулы яичного белка. В Таблице приведены рассчитанные методом наи- На Рисунке 11 приведены ложные дифференци- меньших квадратов числовые значения коэффи- альные кривые счетного распределения по экви- циентов интерполяционного выражения (4). валентному диаметру частиц в образцах яичного белка после обработки различным фиксирован- Таблица 1 Значения коэффициентов интерполяционного вы- ражения (4) Коэффициент Числовое значение A -0.47188 B 0.00432 C 0.00085 D 0.0108 На Рисунке 10 показаны графики функций (2) и Рисунок 10. Графики функций (2), (3) и экспери- (3) с найденными коэффициентами и приведены ментальные значения скорости изменения сред- экспериментальные значения скорости измене- ней площади частиц в образцах при изменении ния средней площади частиц в образцах при из- давления менении давления. Рисунок 11. Ложные дифференциальные кривые Как видно на рисунке, скорость изменения сред- счетного распределения по эквивалентному диа- ней площади частиц в образцах при изменении метру частиц в образцах яичного белка после об- давления имеет нелинейный монотонный ха- работки различным фиксированным давлением рактер. До давления около 400 МПа скорость из- при комнатной температуре, и после обработки менения площади частиц яичного белка при температурой 100°С в течение 15 минут при ат- повышении давления достаточно точно описы- мосферном давлении вается функцией S(P). На этом основании можно предположить, что в яичном белке при давлени- ях от атмосферного до 400 МПа денатурация яв- ляется основной причиной изменения площади частиц. С уменьшением объема образца при изо- термическом сжатии увеличивается количество столкновений частиц и уменьшается величина энергетического барьера для их коагуляции. При давлениях больших 400 МПа коагуляция частиц проявляется более отчетливо и с давления около 750 МПа ее скорость начинает уже преобладать над скоростью денатурации. Как отмечалось ранее, форма молекул яичного бел- ка после разворачивания является лентоподобной, т.е. несферической. В качестве величины, характе- ризующей размер развернутой молекулы белка, ХИ ПС №4 – 2021 56

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ ным давлением при комнатной температуре, и нием увеличивается. После действия давления после обработки температурой 100°С в течение 1009,9 МПа средний эквивалентный диаметр ча- 15 минут при атмосферном давлении. стиц образца увеличивается в 3,799 раза, по срав- нению со средним эквивалентным диаметром На Рисунке 10 хорошо видно, что кривые счетно- частиц в яичном белке, обработанном давлением го распределения по эквивалентному диаметру 220,4 МПа. При 582,3 МПа на графике нарушает- частиц обработанных образцов яичного белка явля- ся монотонность функциональной зависимости ются немонотонными зависимостями от давления. среднего эквивалентного диаметр частиц яич- ного белка от давления, что можно объяснить, График зависимости среднего эквивалентного ди- например, многоступенчатостью механизма раз- аметра частиц в обработанных образцах от давле- ворачивания его молекул. Как известно (Pico, ния показан на Рисунке 12. 1997), тепловая денатурация альбумина имеет обратимую и необратимую стадии. Первая – пре- вращение «нативный белок – обратимое развер- нутое состояние» (63,2°С), вторая – необратимая денатурация (74,3°С). На процесс разворачивания белка оказывают влияние как растворитель (ме- жмолекулярные взаимодействия определяются его свойствами, составом, структурой), так и вид денатурации (нагревание, охлаждение, влияние давления). В зависимости от физико-химических условий могут существовать и промежуточные формы развернутого белка (Muzammil et al., 1999). Рисунок 12. Зависимость среднего эквивалентно- Наблюдается отличие средних диаметров частиц, го диаметра частиц в образцах от давления. На в яичном белке полученных методами светорас- рисунке пунктирной линией отмечена величина сеяния и микроскопирования (Рисунок 12). С од- среднего эквивалентного диаметра частиц в об- ной стороны, средний диаметр в первом методе разце, обработанном температурой 100°С в тече- определяется светорассеиванием на всех оптиче- ние 15 минут при атмосферном давлении ских неоднородностях дисперсной фазы, в число которых входят и неоднородности тонкой струк- Обсуждение полученных результатов туры слипшихся и развернувшихся молекул белка с широким диапазоном размеров. С другой сто- Анализ результатов микроскопирования явно по- роны, светорассеяние происходит на сжатых мо- казал зависимость линейных размеров элемен- лекулах белка, имеющих меньшие размеры, по тов пространственной структуры яичного белка сравнению с их размерами при атмосферном дав- от приложенного давления. Это означает, что под лении. В методе микроскопирования проявляют- действием внешнего гидростатического давления ся все структурные элементы несжатых молекул происходит денатурация (разворачивание) моле- яичного белка, позволенные разрешающей спо- кул яичного белка, степень которой тем больше, чем собностью микроскопа. выше величина приложенного давления. При этом, по мере увеличения давления, на микрофотографи- Выводы ях более заметным становится результат срастания развернувшихся молекул между собой, а реологиче- 1. Методом микроскопирования проведен ана- ские свойства яичного белка приближаются к реоло- лиз дисперсного состава яичного белка после гическим свойствам структурированной дисперсной действия различного фиксированного давле- системы с пространственно-связанной сеткой, кото- ния при комнатной температуре. Определе- рыми в пределе обладает яичный белок после пол- ны зависимости площади и среднего диаметра ной тепловой денатурации. частиц в белке от давления. На Рисунке 12 видно, что с повышением давле- 2. На основе результатов микроскопирования ния средний эквивалентный диаметр частиц в предложена математическая модель кинетики образце яичного белка после обработки давле- денатурации и коагуляции частиц яичного бел- ка после его обработки внешним гидростатиче- ским давлением при комнатной температуре. ХИ ПС №4 – 2021 57

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ 3. Полученные спектры образца яичного белка свойств куриных яиц разной категории. Птица под давлением при температуре 23°С, не со- и птицепродукты, 2, 12-17. впадают со спектром белка после его тепло- Виндхорст, Г. В. (2006). Изменение тенденций на вой денатурации при атмосферном давлении яичном рынке. Яичный мир: приложение к жур- и 100°С. Из этого следует, что при температу- налу «Птица и птицепродукты», 2, 28-33. ре 23°С действие гидростатического давления Восканян, О. С, Паронян, В. Х., Шленская, Т. В. (2004). в диапазоне от атмосферного до 1009,9 МПа Исследование сруктурно-реологических свойств не приводит к полной денатурации молекул эмульсионных продуктов нового поколения. яичного белка. Хранение и переработка сельхозсырья, 10, 39-40 Рудакова, Т. (1998). Консервирование продуктов вы- 4. С повышением давления увеличиваются ли- соким давлением. Рыбное хозяйство, 5-6, 59-60. нейные размеры элементов пространствен- Штеле, А. Л., & Филатов, А. И. (2012). Оценка каче- ной структуры яичного белка. Это означает, ства пищевых яиц и моделирование их энерге- что под действием внешнего гидростатиче- тической ценности. Достижения науки и техни- ского давления происходит денатурация (раз- ки АПК, 9, 64-66. ворачивание) молекул яичного белка, степень Эйнштейн, А., & Смолуховский, М. (1936). Доступ- которой тем больше, чем выше величина при- ные наблюдению молекулярные явления, про- ложенного давления тиворечащие обычной термодинамике. В Броу- новское движение (с. 197). Ленинград: ОНТИ. 5. Действие внешнего гидростатического давле- Balny, C., Hayashi, R., Heremans, K., & Masson, P. ния на яичный белок приводит, как к увеличе- (1992). From living systems to biomolecules. нию площади наибольшего количества частиц In High Pressure and Biotechnology (pp. 37-44). в образце, так и к уменьшению их количества. Montrouge: John Libbey Eurotext Ltd. Balny, C., Hayashi, R., Heremans, K., & Masson, P. 6. Результаты проведенного анализа дисперс- (1992). Pressure denaturation of proteins. In High ного состава яичного белка после действия Pressure and Biotechnology (pp. 89-99). Montrouge: внешнего гидростатического давления и тем- John Libbey Eurotext Ltd. пературы 1000С качественно подобны, но не Brandts, J. F., Oliveira, R. J., & Westort, C. (1970). одинаковы количественно. Thermodynamics of protein denaturation effect of pressure on the denaturation of ribonuclease. 7. В яичном белке при давлениях от атмосфер- Biochemistry, 9, 1038-1047. https://doi.org/10.1021/ ного до 400 МПа денатурация является основ- bi00806a045 ной причиной изменения площади частиц. С Bridgman, P. W. (1914). The coagulation of albumen уменьшением объема образца при изотер- by pressure. The Journal of Biological Chemistry, 19, мическом сжатии увеличивается количество 511-512. столкновений частиц и уменьшается величина Buzrul, S. (2021). High hydrostatic pressure appli- энергетического барьера для их коагуляции. cations on liquid whole egg. World’s Poultry При давлениях больших 400 МПа коагуляция Science Journal, 77(1), 71-90. https://doi.org/10.10 частиц проявляется более отчетливо и с дав- 80/00439339.2020.1866963 ления около 750 МПа ее скорость начинает уже Funtenberger, S., Dumay, E., & Cheftel, J. C. (1995). преобладать над скоростью денатурации. Pressure-induced aggregation of B-Lactoglobulin in pH 7.0 buffers. Lebensmittel Wissenschaft Для более точного математического моделирова- und Technologie, 28, 410-418. https://doi. ния коагуляции и денатурации молекул яичного org/10.1016/0023-6438(95)90025-X белка под действием внешнего гидростатическо- Gekko, K., & Hasegawa, Y. (1986). Compressibility- го давления необходимо проводить более подроб- structure relationship of globular proteins. ный анализ дисперсного состава, при котором на Biochemistry, 25, 6563-6571. https://doi.org/10.1021/ микрофотографиях измерять и другие геометриче- bi00369a034 ские параметры частиц, такие, как периметр, окру- Gekko, K., & Yamagami, K. (1991). Flexibility of food глость и продолговатость. Это позволит получить proteins as revealed by compressibility. Journal of новую важную информацию о преобразованиях Agricultural and Food Chemistry, 39, 57-62. https:// структуры и конформационных перестройках, ко- doi.org/10.1021/jf00001a010 торые происходят в яичном белке при действии Gharbi, N., & Labbafi, M. (2018). Effect of processing внешнего гидростатического давления. on aggregation mechanism of egg white proteins. Food Chemistry, 252, 126-133. https://doi. Литература org/10.1016/j.foodchem.2018.01.088 Агафонычев, В. П., Петрова, Т. И., & Кругалев, С. С. (2012). К вопросу оценки потребительских ХИ ПС №4 – 2021 58

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ Hauben, K. J. A., Wuytack, E. Y., Soontjens, C. C. F., induced gels of food proteins. Journal of Agricultural & Michiels, C. W. (1996). High pressure transient and Food Chemistry, 54(1), 183-189. https://doi. sensitization of Escherichia coli to lysozyme org/10.1271/bbb1961.54.183 and nisin by disruption of outer-membrane Osuga, D. T., & Feeney, R. E. (1977). Egg proteins. permeability. Journal of Food Protection, 59(4), 350- In Food Proteins (pp.209-266). Westport: Avi 355. https://doi.org/10.4315/0362-028X-59.4.350 Publishing Co. Oxen, P., & Knorr, D. (1993). Baroprotective effects Hawley, S. A. (1971). Reversible pressure-temperature of high solute concentrations against inactivation denaturation of chymo-trypsinigen. Biochemistry, of Rhodotorula rubra. Lebensmittel-Wissenschaft 10, 2436-2442. https://doi.org/10.1021/bi00789a002 und Technologie, 26(3), 220-223. https://doi. org/10.1006/fstl.1993.1048 Hayashi, R., Kawamura, Y., Nakasa, T., & Okinaka, O. Palou, E., Lopez-Malo, A., Barbosa-Canovas, G. V., (1989). Application of high pressure to food Welti-Chanes, J., & Swanson, B. G. (1997). Kinetic processing. Pressurization of Egg White and Yolk, analysis of Zygosaccharomyces baili inactivation and Properties of Gels Formed, 53(11), 2935-2939. by high hydrostatic pressure. Lebensmittel- https://doi.org/10.1271/bbb1961.53.2935 Wissenschaft und Technologie, 30(7), 703-708. https://doi.org/10.1006/fstl.1997.0261 Holdsworth, D. & Simpson, R. (2016). Thermal Pro- Pico, G. A. (1997). Thermodynamic features of the cessing of Packaged Foods. Cham: Springer. https:// thermal unfolding of human serum albumin. doi.org/10.1007/978-3-319-24904-9 International Journal of Biological Macromolecules, 20(1), 63-73. https://doi.org/10.1016/s0141- Jähne, B. (2005). Digital Image Processing. Berlin: 8130(96)01153-1 Springer. https://doi.org/10.1007/3-540-27563-0 Der Plancken, I. V., Loey, A. V., & Hendrickx, M. E. (2005). Combined effect of high pressure and Knorr, D., & Heinz, V. (1999). Recent advances in high temperature on selected properties of egg white pressure processing of foods. New Food, 2, 15-19. proteins. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 6(1), 11-20. https://doi.org/10.1016/j. Li-Chan, E. C. Y., Powrie, W. D., & Nakai, A. S. (1995). ifset.2004.10.002 The chemistry of eggs and egg products. In Egg Singh, A., Sharma, M., & Ramaswamy, H. S. (2015). Science and Technology (pp. 105-114). New York: Effect of high pressure treatment on rheological Food Products Press. characteristics of egg components. International Journal of Food Properties, 18(3), 558-571. https:// Linton, M., McClements, J. M. J., & Patterson, M. F. doi.org/10.1080/10942912.2013.837063 (1999). Inactivation of Escherichia coli O157:H7 in Sokolov, S., Sevatorov, N., & Selezneva, I. K. (2013). orange juice using a combination of high pressure Development of the module for determining the and mild heat. Journal of Food Protection, 62(3), 277- temperature field in the high pressure chamber. 279. https://doi.org/10.4315/0362-028x-62.3.277 Journal of EcoAgriTourism, 1(26), 51-54. Suzuki, K., Miyosawa, Y., & Suzuki, C. (1963). Protein Messens, W., van Camp J., & Huyghebaert, A. denaturation by high pressure. Measurement (1997). The use of high pres-sure to modify the of turbidity of isoelectric ovalbumin and horse functionality of food proteins. Trends in Food serum albumin under high pressure. Archives of Science and Technology, 8, 107-112. https://doi. Biochemistry and Biophysics, 101, 225-228. org/10.1016/S0924-2244(97)01015-7 Tang, T., Du, H., Tang, S., Jiang, Y., Tu, Y., Hu, M., & Xu, M. (2021). Effects of incorporating different Mine, Y. (1995). Recent advances in the understanding kinds of peptides on the foaming properties of egg of egg white protein functionality. Trends in Food white powder. Innovative Food Science & Emerging Science & Technology, 6, 225-232. https://doi. Technologies, 72, Article 102742. https://doi. org/10.1016/S0924-2244(00)89083-4 org/10.1016/j.ifset.2021.102742 Van Camp, J., & Huyghebaert, A. (1995). High Muzammil, S., Kumar, Y., & Tayyab, S. (1999). Molten pressure-induced gel formation of a whey globule-like state of human serum albumin at low protein and haemoglobin protein concentrate. pH. European Journal of Biochemistry, 266(1), 26-32. Lebensmittel Wissenschaft und Technologie, https://doi.org/10.1046/j.1432-1327.1999.00810.x 28(1), 111-117. https://doi.org/10.1016/s0023- 6438(95)80021-2 Németh, C., Tóth, A., Hidas, K., Surányi, J., & Wong, P. T. T., & Heremans, K. (1988). Pressure effects Friedrich, L. (2020). High hydrostatic pressure on protein secondary structure and hydrogen treatment of liquid egg products. Journal of Physics: Conference Series, 1609, Article 012012. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1609/1/012012 Ohmiya, K., Kajino, T., Shimizu, S., & Gekko, K. (1989). Effect of pressure on the association states of enzyme-treated casein. Agricultural Biological Chemistry, 53(1), 1-7. https://doi.org/10.1080/0002 1369.1989.10869259 Okamoto, M., Kawamura, Y., & Hayashi, R. (1990). Application of high pressure to food processing: Textural comparison of pressure- and heat- ХИ ПС №4 – 2021 59

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ deuterium exchange in chymotrypsinogen: under physical and chemical induction: A review. Fourier transform infrared spectroscopic study. Food Chemistry, 355, Article 129569. https://doi. Biochemica et Biophysica Acta, 956(1), 1-9. https:// org/10.1016/j.foodchem.2021.129569 doi.org/10.1016/0167-4838(88)90291-9 Zipp, A., & Kauzmann, W. (1973), Pressure denaturation Zhao,Y., Feng, F., Yang, Y., Xiong, C., Xu, M., & of metmyoglobin. Biochemistry, 12(21), 4217-4228. Tu,  Y. (2021). Gelation behavior of egg yolk https://doi.org/10.1021/bi00745a028 ХИ ПС №4 – 2021 60

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ Analysis of the Dispersed Composition of Egg White by Microscopy Sergey A. Sokolov Kerch State Maritime Technological University 82, Ordzhonikidze str., Kerch, 298309, Russian Federation E-mail: [email protected] Aleksander A. Yashonkov Kerch State Maritime Technological University 82, Ordzhonikidze str., Kerch, 298309, Russian Federation E-mail: [email protected] The contents of a chicken egg contain in an optimal ratio all the nutrients necessary for the development and maintenance of the life of the human body. However, even with relatively short storage, the properties of eggs change noticeably for the worse. Currently used pasteurization, as well as the most common methods of preserving liquid egg products – drying and freezing do not provide microbiological sterility and stability of the properties of the product during its long-term storage. The aim of the work was to improve the process of high-pressure processing of the contents of chicken eggs on the basis of experimental studies allowing to establish reasonable values of process parameters to improve the technological and consumer properties of processed egg raw materials. As part of the research, it was found that high-pressure treatment not only inactivates microorganisms, but also gives new useful consumer characteristics to food products. The paper considers the issues of determining the dispersed composition of egg white samples by microscopy. The analysis of the dispersed composition of egg white after the action of various fixed pressure at room temperature was carried out. The dependences of the area and the average diameter of the particles in the protein on the pressure are determined. A mathematical model of the kinetics of denaturation and coagulation of egg white particles after its treatment with external hydrostatic pressure at room temperature is proposed. It was found that with increasing pressure, the average equivalent particle diameter in an egg white sample increases after pressure treatment. After the action of a pressure of 1009.9 MPa, the average equivalent diameter of the sample particles increases by 3.799 times, compared with the average equivalent diameter of the particles in egg white treated with a pressure of 220.4 MPa. Keywords: chicken egg, protein denaturation, microscopy, high pressure. References edible eggs and modeling of their energy value]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK [Achievements Agafonychev, V. P., Petrova, T. I., & Krugalev, S. S. of Science and Technology of the Agro-Industrial (2012). K voprosu otsenki potrebitel’skikh svoistv Complex], 9, 64-66. kurinykh yaits raznoi kategorii [On the issue of Vindkhorst, G. V. (2006). Izmenenie tendentsii na evaluating the consumer properties of chicken yaichnom rynke [Changing trends in the egg mar- eggs of different categories]. Ptitsa i ptitseprodukty ket]. Yaichnyi mir: prilozhenie k zhurnalu “Ptitsa i [Poultry and Poultry Products], 2, 12-17. ptitseprodukty” [Egg World: Supplement to the jour- nal “Poultry Products magazine”], 2, 28-33. Einshtein, A., & Smolukhovskii, M. (1936). Dostupnye Voskanyan, O. S, Paronyan, V. Kh., Shlenskaya, T. V. nablyudeniyu molekulyarnye yavleniya, protivore- (2004). Issledovanie srukturno-reologicheski- chashchie obychnoi termodinamike [Observable kh svoistv emul’sionnykh produktov novogo pok- molecular phenomena that contradict conven- oleniya [Investigation of the structural and rhe- tional thermodynamics]. In Brounovskoe dvizhenie ological properties of new generation emulsion [Brownian motion] (p. 197). Leningrad: ONTI. products]. Khranenie i pererabotka sel’khozsyr’ya [Storage and processing of Farm Products], 10, 39-40 Rudakova, T. (1998). Konservirovanie produk- Balny, C., Hayashi, R., Heremans, K., & Masson, P. tov vysokim davleniem [High pressure canning]. (1992). From living systems to biomolecules. Rybnoe khozyaistvo [Fishery], 5-6, 59-60. In High Pressure and Biotechnology (pp. 37-44). Montrouge: John Libbey Eurotext Ltd. Shtele, A. L., & Filatov, A. I. (2012). Otsenka kachest- va pishchevykh yaits i modelirovanie ikh energe- ticheskoi tsennosti [Evaluation of the quality of ХИ ПС №4 – 2021 61

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ Balny, C., Hayashi, R., Heremans, K., & Masson, P. Science and Technology (pp. 105-114). New York: (1992). Pressure denaturation of proteins. In High Food Products Press. Pressure and Biotechnology (pp. 89-99). Montrouge: Linton, M., McClements, J. M. J., & Patterson, M. F. John Libbey Eurotext Ltd. (1999). Inactivation of Escherichia coli O157:H7 in orange juice using a combination of high pressure Brandts, J. F., Oliveira, R. J., & Westort, C. (1970). and mild heat. Journal of Food Protection, 62(3), 277- Thermodynamics of protein denaturation ef- 279. https://doi.org/10.4315/0362-028x-62.3.277 fect of pressure on the denaturation of ribonu- Messens, W., van Camp J., & Huyghebaert, A. (1997). clease. Biochemistry, 9, 1038-1047. https://doi. The use of high pres-sure to modify the function- org/10.1021/bi00806a045 ality of food proteins. Trends in Food Science and Technology, 8, 107-112. https://doi.org/10.1016/ Bridgman, P. W. (1914). The coagulation of albumen S0924-2244(97)01015-7 by pressure. The Journal of Biological Chemistry, 19, Mine, Y. (1995). Recent advances in the understand- 511-512. ing of egg white protein functionality. Trends in Food Science & Technology, 6, 225-232. https://doi. Buzrul, S. (2021). High hydrostatic pressure applica- org/10.1016/S0924-2244(00)89083-4 tions on liquid whole egg. World’s Poultry Science Muzammil, S., Kumar, Y., & Tayyab, S. (1999). Molten Journal, 77(1), 71-90. https://doi.org/10.1080/0043 globule-like state of human serum albumin at low 9339.2020.1866963 pH. European Journal of Biochemistry, 266(1), 26-32. https://doi.org/10.1046/j.1432-1327.1999.00810.x Funtenberger, S., Dumay, E., & Cheftel, J. C. (1995). Németh, C., Tóth, A., Hidas, K., Surányi, J., & Pressure-induced aggregation of B-Lactoglobulin Friedrich, L. (2020). High hydrostatic pres- in pH 7.0 buffers. Lebensmittel Wissenschaft und sure treatment of liquid egg products. Journal of Technologie [Food science and technology], 28, 410- Physics: Conference Series, 1609, Article 012012. 418. https://doi.org/10.1016/0023-6438(95)90025-X https://doi.org/10.1088/1742-6596/1609/1/012012 Ohmiya, K., Kajino, T., Shimizu, S., & Gekko, K. Gekko, K., & Hasegawa, Y. (1986). Compressibility- (1989). Effect of pressure on the association states structure relationship of globular pro- of enzyme-treated casein. Agricultural Biological teins. Biochemistry, 25, 6563-6571. https://doi. Chemistry, 53(1), 1-7. https://doi.org/10.1080/0002 org/10.1021/bi00369a034 1369.1989.10869259 Okamoto, M., Kawamura, Y., & Hayashi, R. (1990). Gekko, K., & Yamagami, K. (1991). Flexibility of food Application of high pressure to food processing: proteins as revealed by compressibility. Journal of Textural comparison of pressure- and heat-in- Agricultural and Food Chemistry, 39, 57-62. https:// duced gels of food proteins. Journal of Agricultural doi.org/10.1021/jf00001a010 and Food Chemistry, 54(1), 183-189. https://doi. org/10.1271/bbb1961.54.183 Gharbi, N., & Labbafi, M. (2018). Effect of process- Osuga, D. T., & Feeney, R. E. (1977). Egg proteins. ing on aggregation mechanism of egg white pro- In Food Proteins (pp.209-266). Westport: Avi teins. Food Chemistry, 252, 126-133. https://doi. Publishing Co. org/10.1016/j.foodchem.2018.01.088 Oxen, P., & Knorr, D. (1993). Baroprotective effects of high solute concentrations against inactivation of Hauben, K. J. A., Wuytack, E. Y., Soontjens, C. C. F., Rhodotorula rubra. Lebensmittel-Wissenschaft und & Michiels, C. W. (1996). High pressure transient Technologie [Food science and technology], 26(3), sensitization of Escherichia coli to lysozyme and 220-223. https://doi.org/10.1006/fstl.1993.1048 nisin by disruption of outer-membrane permea- Palou, E., Lopez-Malo, A., Barbosa-Canovas, G.  V., bility. Journal of Food Protection, 59(4), 350-355. Welti-Chanes, J., & Swanson, B. G. (1997). Kinetic https://doi.org/10.4315/0362-028X-59.4.350 analysis of Zygosaccharomyces baili inactiva- tion by high hydrostatic pressure. Lebensmittel- Hawley, S. A. (1971). Reversible pressure-temperature Wissenschaft und Technologie [Food science denaturation of chymo-trypsinigen. Biochemistry, and technology], 30(7), 703-708. https://doi. 10, 2436-2442. https://doi.org/10.1021/bi00789a002 org/10.1006/fstl.1997.0261 Pico, G. A. (1997). Thermodynamic features of the Hayashi, R., Kawamura, Y., Nakasa, T., & Okinaka, O. thermal unfolding of human serum albumin. (1989). Application of high pressure to food pro- International Journal of Biological Macromolecules, cessing. Pressurization of Egg White and Yolk, and 20(1), 63-73. https://doi.org/10.1016/s0141- Properties of Gels Formed, 53(11), 2935-2939. 8130(96)01153-1 https://doi.org/10.1271/bbb1961.53.2935 Holdsworth, D. & Simpson, R. (2016). Thermal Processing of Packaged Foods. Cham: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-24904-9 Jähne, B. (2005). Digital Image Processing. Berlin: Springer. https://doi.org/10.1007/3-540-27563-0 Knorr, D., & Heinz, V. (1999). Recent advances in high pressure processing of foods. New Food, 2, 15-19. Li-Chan, E. C. Y., Powrie, W. D., & Nakai, A. S. (1995). The chemistry of eggs and egg products. In Egg ХИ ПС №4 – 2021 62

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ Der Plancken, I. V., Loey, A. V., & Hendrickx, M. E. (2005). white powder. Innovative Food Science & Emerging Combined effect of high pressure and tempera- Technologies, 72, Article 102742. https://doi. ture on selected properties of egg white proteins. org/10.1016/j.ifset.2021.102742 Innovative Food Science and Emerging Technologies, Van Camp, J., & Huyghebaert, A. (1995). High pres- 6(1), 11-20. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2004.10.002 sure-induced gel formation of a whey protein and haemoglobin protein concentrate. Lebensmittel Singh, A., Sharma, M., & Ramaswamy, H. S. (2015). Wissenschaft und Technologie, 28(1), 111-117. Effect of high pressure treatment on rheological https://doi.org/10.1016/s0023-6438(95)80021-2 characteristics of egg components. International Wong, P. T. T., & Heremans, K. (1988). Pressure ef- Journal of Food Properties, 18(3), 558-571. https:// fects on protein secondary structure and hydro- doi.org/10.1080/10942912.2013.837063 gen deuterium exchange in chymotrypsinogen: Fourier transform infrared spectroscopic study. Sokolov, S., Sevatorov, N., & Selezneva, I. K. (2013). Biochemica et Biophysica Acta, 956(1), 1-9. https:// Development of the module for determining the doi.org/10.1016/0167-4838(88)90291-9 temperature field in the high pressure chamber. Zhao, Y., Feng, F., Yang, Y., Xiong, C., Xu, M., & Journal of EcoAgriTourism, 1(26), 51-54. Tu, Y. (2021). Gelation behavior of egg yolk un- der physical and chemical induction: A review. Suzuki, K., Miyosawa, Y., & Suzuki, C. (1963). Protein Food Chemistry, 355, Article 129569. https://doi. denaturation by high pressure. Measurement of org/10.1016/j.foodchem.2021.129569 turbidity of isoelectric ovalbumin and horse se- Zipp, A., & Kauzmann, W. (1973), Pressure denatur- rum albumin under high pressure. Archives of ation of metmyoglobin. Biochemistry, 12(21), 4217- Biochemistry and Biophysics, 101, 225-228. 4228. https://doi.org/10.1021/bi00745a028 Tang, T., Du, H., Tang, S., Jiang, Y., Tu, Y., Hu, M., & Xu, M. (2021). Effects of incorporating different kinds of peptides on the foaming properties of egg ХИ ПС №4 – 2021 63

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ УДК 66.083:577.15:664.2 https://doi.org/10.36107/spfp.2021.244 Биокатализ крахмала кукурузы термостабильной -амилазой в двухшнековом экструдере Шариков Антон Юрьевич ВНИИПБТ – филиал ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» Адрес: 111033, г. Москва, ул. Самокатная, д. 4Б E-mail: [email protected] Иванов Виктор Витальевич ВНИИПБТ – филиал ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» Адрес: 111033, г. Москва, ул. Самокатная, д. 4Б E-mail: [email protected] Амелякина Мария Валентиновна ВНИИПБТ – филиал ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» Адрес: 111033, г. Москва, ул. Самокатная, д. 4Б E-mail: [email protected] Середа Анна Сергеевна ВНИИПБТ – филиал ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» Адрес: 111033, г. Москва, ул. Самокатная, д. 4Б E-mail: [email protected] Поливановская Дарья Викторовна ВНИИПБТ – филиал ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» Адрес: 111033, г. Москва, ул. Самокатная, д. 4Б E-mail: [email protected] Традиционные технические решения в области ферментативного гидролиза крахмала и крахмалсодержащего сырья предполагают многостадийную водно-ферментативную обработку субстрата, включая стадии разваривания, разжижения,декстринизации, упаривания и сушки, в случае производства готовой продукции в порошкообразном виде. В качестве альтернативы такого многоэтапного процесса предлагается использование экструзионной техники, которая помимо использования в производстве продуктов питания, ингредиентов и кормов находит применение в качестве химических реакторов, заменяя традиционные емкостные реакторы периодического действия. Проведено исследование влияния гидротермомеханических режимных параметров, влагосодержания и дозировки термостабильного амилолитического фермента на процесс экструзии крахмала и степень его гидролиза в камере двухшнекового экструдера. Установлено, что температурный диапазон 112-122 °С является оптимальным для осуществления процесса биокатализа. Максимальное значение декстрозного эквивалента 13,6 достигнуто при влагосодержании 36% и дозировке -амилазы 6 ед.АС/ г крахмала. Показано, что декстрозный эквивалент при экструзии крахмала с данным количеством фермента даже при влажности 20% составляет 12,6. Остаточная амилолитическая активность экструдатов варьируется в диапазоне от 0,2 до 0,55 ед. АС в зависимости от начальной подачи фермента в камеру экструдера, что свидетельствует о неполной инактивации -амилазы в процессе экструзии даже при температурных режимах, превышающих оптимум действия -амилазы. Установлено, что в отличие от экструдирования крахмала без фермента увеличение влагосодержания при внесении -амилазы способствует росту растворимости и снижению влагоудерживающей способности экструдатов. Результаты исследования показали возможность проведения непрерывной биокаталитической реакции гидролиза крахмала непосредственно в камере экструдера, что позволяет получать гидролизаты с низкой влажностью в одну стадию, исключая этапы водно-тепловой обработки низкоконцентрированных крахмальных сред, их упаривание и последующую распылительную сушку. Ключевые слова: крахмал, экструзия, гидролиз, фермент, амилаза, высокие концентрации, декстрозный эквивалент ХИ ПС №4 – 2021 64

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ Введение стоимости производства (Kristensen et al., 2009; Modenbach & Nokes, 2013), так как обеспечивает Гидролиз крахмала с использованием фермент- повышение производительности предприятия с ных препаратов, кислот или их комбинации в одновременным сокращением энергозатрат для сочетании с различными технологическими ре- нагрева и охлаждения гидролизуемых сред, а так- жимами водно-тепловой обработки или примене- же объемов сточных вод (Jørgensen et al., 2007). нием специальных процессов позволяет получать широкий ряд продуктов для пищевой, фармацев- Отмечается, что повышение концентрации суб- тической и других отраслей с различной степенью страта при ферментолизе растительных субстратов деполимеризации и функциональными свойства- имеет ряд технологических недостатков. Увели- ми (Папахин и др., 2020; Chronakis, 1998). Один чение концентрации продуктов гидролиза ин- из видов таких продуктов- мальтодекстрины име- гибирует скорость биокаталитических реакций, ют большое распределение молекулярной массы ухудшается реология жидких сред (Kristensen et al., и состоят в основном из смеси D-глюкозы, маль- 2009; Modenbach & Nokes, 2013). По мере увеличе- тозы, олигосахаридов и полисахаридов. Техно- ния содержания сухих веществ факторы, которыми логические свойства, высокая растворимость, можно было пренебречь в низкоконцентрирован- нейтральные органолептические характеристи- ных системах, приобретают большее значение. ки определили высокую востребованность маль- Проблемой становится недостаточное количество тодекстринов в производстве пищевой продукции свободной воды, что сказывается на эффективно- и ингредиентов. Мальтодекстрины используют- сти массопереноса ферментов, промежуточных и ся в качестве модификаторов и стабилизаторов конечных продуктов гидролиза, а также резком ро- текстуры, желирующих агентов, инертных на- сте вязкости, увеличивающей напряжение сдвига и, полнителей, регуляторов сладости, заменителей соответственно, потребляемую мощность для пере- жира, носителей вкусоароматических веществ, мешивания (Felby et al., 2008; Hodge et al., 2009). При в том числе в качестве матрицы для инкапсуля- производстве готовой продукции с низким содержа- ции (Takeiti et al., 2010). В соответствии с ГОСТ нием влаги, такие затраты могут быть оправданы за 34274-2017 «Мальтодекстрины. Технические усло- счет экономии на стадии сушки, так как из гидроли- вия»1, разработанным ВНИИ крахмалопродуктов, зата требуется удалить меньшее количество воды. В массовая доля редуцирующих веществ в мальто- качестве альтернативы типовым схемам разварива- декстринах может достигать 25% сухих веществ. ния возможно использование экструзии как стадии Общепринятой характеристикой степени гидро- предподготовки крахмала к дальнейшей биоконвер- лиза крахмала является декстрозный эквивалент, сии (Baks et al., 2008; Степанов и др., 2002; Шариков который является показателем общей восстанав- и др., 2020). Такой способ на первой стадии пред- ливающей способности всех присутствующих полагает желатинизацию крахмала гидротермоме- сахаров по отношению к глюкозе, равной 100 и ханическим экструзионным способом, а затем его выраженной в пересчете на сухой вес. водно-ферментативную обработку, которую мож- но осуществлять уже при более высоком содержа- Процесс водно-ферментативной обработки нии сухих веществ (до 60%) за счет того, что пик крахмала в технологии мальтодекстринов вклю- вязкости процесса клейстеризации уже пройден. чает этапы клейстеризации, разжижения тер- Для технологии производства низковлажных или мостабильной -амилазой, декстринизации, сухих гидролизатов более прогрессивным техни- упаривания и распылительной сушки (Ананских ческим решением является использование экстру- & Шлеина, 2017; Ананских & Шлеина, 2018; Baks деров или шнековых реакторов, предназначенных et al., 2008), характеризующиеся длительностью и для работы с сухими компонентами. Осуществле- многоступенчатыми температурными режимами. ние биокаталитических реакций с низким уров- Содержание сухих веществ в гидролизатах состав- нем добавления воды обеспечивает исключение из ляет 30-35%. технологии стадии нагрева больших объемов воды при разваривании сырья, охлаждения сред до тем- Консенсусной при рассмотрении вопросов опти- пературы осахаривания, упаривания гидролизатов мизации процессов ферментативной обработки и их сушки. Естественным лимитирующим факто- субстратов растительного происхождения явля- ром может выступать несовпадение температурно- ется позиция, что увеличение содержания сухих го диапазона экструзии крахмала, составляющего веществ в гидролизатах является эффектив- 140-180 °С (Butrim et al., 2009; Moscicki, 2011), и тем- ным техническим решением для снижения себе- пературного оптимума действия большинства тер- 1 ГОСТ 34274-2017. (2017). Мальтодекстрины. Технические условия. М.: Стандартинформ. ХИ ПС №4 – 2021 65

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ мостабильных амилаз, находящегося в диапазоне вания в данной модели экструдера являются по- 90-95 °С. Тем не менее, ряд исследований показали литропными, то есть формируются за счет работы возможность успешного использования двухшнеко- теплообменного контура нагревательных масля- вого экструдера для гидролиза крахмалсодержащих ных станций и тепловой энергии, образованной в и некрахмалистых полисахаридов в условиях низко- результате диссипации механической энергии сил го содержания воды в реакционной среде (Шариков трения в процессе экструдирования. Поэтому в экс- и др., 2019). Учитывая перспективы реализации про- перименте базовая температура экструзии соответ- цессов ферментативного гидролиза крахмала, ис- ствовала заданию нагревательной станции, но в ключающие стадии стандартной водно-тепловой процессе изменялась под воздействием режимных обработки, представляет интерес развитие иссле- параметров гидротермомеханической обработки. дований совмещенных экструзионных и биоката- литических процессов. Влагосодержание крахмала при экструдировании поддерживалось в диапазоне 20-36%. В работе ис- Целью данного исследования стало изучение вли- пользовали две формующие фильеры с двумя отвер- яния режимных параметров экструдирования, стиями круглого профиля каждая. В первой серии влагосодержания и дозировки термостабильного опытов использовались фильера с двумя отверсти- амилолитического фермента на процесс экстру- ями ø3 мм при температуре экструзии 167-168 °С. зии крахмала и осуществление его гидролиза непо- Во второй серии для перевода работы экструдера в средственного в камере двухшнекового экструдера. режим температур ближе к 110-120 °С было измене- но задание для нагревающих станций, установлена Материалы и методы исследования новая фильера с двумя отверстиями ø8 мм, сниже- на скорость вращения шнеков до 150 об/мин для Материалы соответствующего снижения сил трения в камере установки. Это позволило в эксперименте обеспе- Объектом исследования являлся кукурузный крах- чить температуру экструзии в диапазоне 112-130 °С. мал, проэкструдированный с внесением в каме- Ферментный препарат (ФП) в камеру экструдера по- ру экструдера термостабильной альфа-амилазы. давали перистальтическим насосом LOIP LS-301 в В работе использовали крахмал кукурузный по дозировках 2, 4 и 6 ед. АС/ г крахмала. ГОСТ 32159-20132. В качестве биокатализатора использовали препа- рат термостабильной бактериальной -амилазы Неозим АА 180 активностью 1900 ед. АС/см3, по- лученной глубинным культивированием Bacillus licheniformis. Оборудование Экструзионную обработку крахмала проводи- ли с использованием двухшнекового экструдера Werner&Pleiderer Continua-37 с диаметром шне- ков 37 мм и соотношением длины к диаметру 27:1, представленного на Рисунке 1. Для конвективной сушки образцов использовали Рисунок 1. Экспериментальная установка на осно- сушильный шкаф LOIP LF-240/300, для сублимаци- ве экструдера Werner&Pleiderer Continia 37 онной - лиофильную сушилку Lyolab 3000. При отборе проэкструдированных образцов, соот- Процедура исследования ветствующих каждой комбинации управляющих факторов – дозировки ферментного препарата и Скорость вращения шнеков в первой серии опы- влагосодержании, часть пробы высушивалась при тов составляла 200 об/мин, затем была снижена температуре 150 °С для инактивации фермента до 150 об/мин. Термические режимы экструдиро- и последующего определения технологических 2 ГОСТ 32159-2013. (2019). Крахмал кукурузный. Общие технические условия. М.: Стандартинформ. ХИ ПС №4 – 2021 66

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ свойств, другая часть замораживалась при тем- SМЕ = n / (nmax × Kg) × N × M, (1) пературе – 55 °С, и далее высушивалась на лио- фильной сушилке для определения остаточной где: SMЕ – удельный расход энергии на экструди- ферментативной активности в образцах. рование, кВт*час/кг сырья; N – мощность двигате- ля экструдера, кВт; M – момент на валу редуктора; Методы и инструменты n и nmax – скорость вращения шнеков установлен- ная и максимальная, соответственно, об/мин; Kg – Каталитическую активность ферментного препа- проиводительность по сырью, кг/ час. рата -амилазы и ее остаточную активность в экс- трудатах оценивали по определению количества Исследования проводились в трех повторностях. прогидролизованного крахмала до декстринов Достоверность различий средних проводили различной молекулярной массы при температу- методами факторного дисперсионного анали- ре 30 °С, рН 6,0 в течение 10 минут в соответствии за и апостериорного анализа по критерию Тьюки с ГОСТ Р 54330-2011 «Ферментные препараты для при p < 0,05 с использованием пакета программ пищевой промышленности. Методы определения Statistica 6.0. амилолитической активности»3. Определение влажности в крахмале и экструдатах Результаты исследования проводиди термографическим методом с исполь- зованием анализатора влажности ML-50 (A&D, На первом этапе проведения экспериментальных Япония). работ экструдирование проводилось через филье- ру с двумя отверстиями ø3 мм и скоростью вра- Степень гидролиза крахмала оценивали по щения шнеков 200 об/мин. Режимные показатели декстрозному эквиваленту (ДЭ), значение которо- процесса экструзии представлены в Таблице 1. По- го определяли в соответствии с ГОСТ Р 50549-93 скольку система нагрева камеры экструдера пред- «Продукты гидролиза крахмала. Определение вос- полагает работу в политропном режиме, т.е. без станавливающей способности и эквивалента глю- возможности интенсивного охлаждения камеры, козы. Метод постоянного титра Лейна и Эйнона»4. то относительно низкое суммарное выходное се- чение отверстий фильеры обеспечивало высокое Растворимость и влагоудерживающую способность сопротивление материала, его трение, что влияло (ВУС) экструдатов определяли методом растворе- на повышение температуры процесса, которая ко- ния экструдата в избыточном количестве воды с лебалась в интервале 167-168 °С вне зависимости последующим центрифугированием при 3000×g, от влагосодержания и подачи фермента. определением массы осадка и содержания рас- творимых сухих веществ в фугате (Stojceska et al., Анализ ДЭ показал отсутствие прироста редуци- 2010). рующих сахаров в образцах, что стало, видимо, результатом инактивации -амилазы при такой Анализ данных высокой температуре. Удельный расход электроэнергии рассчитывали по Замена формующей матрицы и снижение ско- формуле (Ainsworth et al., 2007): рости вращения шнеков позволили снизить Таблица 1 Режимные параметры экструдирования через матрицу с отверстиями 2 × ø3 мм Влагосодержание Дозировка Скорость Температура Крутящий Удельный расход -амилазы вращения шнеков момент электроэнергии % ед. АС/ г крахмала °С % 20 об/мин 167 40 кВт*час/кг 20 0 200 168 38 0,126 30 4 200 168 29 0,120 4 200 0,092 3 ГОСТ Р 54330-2011. (2018). Ферментные препараты для пищевой промышленности. Методы определения амилолитической ак- тивности. М.: Стандартинформ. 4 ГОСТ Р 50549-93. (1993). Продукты гидролиза крахмала. Определение восстанавливающей способности и эквивалента глюкозы. Метод постоянного титра Лейна и Эйнона. М.: Госстандарт России. ХИ ПС №4 – 2021 67

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ Таблица 2 Режимные параметры экструдирования через матрицу с отверстиями 2 × ø8 мм Влагосодержание Дозировка Скорость Температура Момент Удельный расход -амилазы вращения шнеков электроэнергии % ед. АС/ г СВ об/мин °С % кВт*час/кг 0,149 20 0 150 120 63 0,147 0,107 20 2 150 130 62 0,052 0,152 28 2 150 126 45 0,100 0,052 36 2 150 120 22 0,147 0,090 20 4 150 118 64 0,038 28 4 150 118 42 36 4 150 112 22 20 6 150 122 62 28 6 150 118 38 36 6 150 116 16 температуру экструзии до диапазона 112-130 держании 36% показала удельные энергозатра- °С. Режимные параметры данной эксперимен- ты 0,38-0,52 кВт*час/кг. тальной сессии представлены в Таблице 2. Тен- денции изменения режимных параметров при Минимальное значение энергозатрат соответство- подаче в камеру установки термостабильной вало дозировке -амилазы 6 ед. АС/ г крахмала. -амилазы соответствовали описываемым в Проведенный двухфакторный дисперсионный научной литературе данным. На всех уровнях анализ показал, что изменение обоих факторов дозировки ФП увеличение влагосодержания значимо влияет на удельный расход электроэ- вызывало снижение температуры экструдиро- нергии, но в заданном факторном пространстве вания, также значимо снижалось значение мо- варьирования влагосодержанием 20-36% и дози- мента сдвига, определяющего энергетические ровкой ФП 2-6 ед.АС / г, большее влияние оказы- затраты на процесс. Поэтому если при влажно- вает изменение подачи воды, т.е увеличение ее сти 20% удельный расход электроэнергии на- количества в реакторной системе. ходился в диапазоне 0,147-0,152 кВт*час/кг, при 28% наблюдалось снижение до 0,90-0,107 На Рисунке 2 представлены зависимости влаго- кВт*час/кг. При этом увеличение дозировки удерживающей способности и растворимости ФП обеспечивало дополнительное уменьшение образцов модифицированного крахмала при ва- энергозатрат. Экструзия крахмала при влагосо- рьировании управляющими факторами. Анализ (a) (б) Рисунок 2. Влияние дозировки -амилазы и влагосодержания в камере экструдера на ВУС (а) и рас- творимость (б)* *различие значений, отмеченных одинаковыми буквенными символами для каждой диаграммы, статистически незначимо при p<0,05 ХИ ПС №4 – 2021 68

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ данных показывает наличие тесной корреляци- Установлено, что значимыми являются оба фак- онной связи (-0,75) между обоими показателями. тора, но влияние изменения дозировки ФП При этом среднему уровню влагосодержания со- оказывает большее влияние на образование ре- ответствует самые низкие показатели раствори- дуцирующих сахаров. При дозировке 6 ед. АС/ г мости и высокие ВУС. Это можно объяснить тем, крахмала различие значений ДЭ образцов, про- что при низком влагосодержании 20% экструзия экструдированных при разном влагосодержании, обеспечивает высокую степень клейстеризации статистически не достоверно. При данной дози- крахмала, косвенным показателем которой в от- ровке уровень ДЭ находится в диапазоне 12,6 – ношении экструдированного крахмала являет- 13,6. При дозировке -амилазы 2 и 4 ед. АС/ г ся высокая растворимость, значение различных крахмала фактор влагосодержания также стано- образцов которой для этого уровня фактора вне вится значимым, его увеличение значимо повы- зависимости от дозировки ФП принадлежало к од- шает ДЭ экструдатов. Увеличение влажности с 20 ной генеральной совокупности. до 36% увеличило ДЭ с 2,6 до 7,8 для дозировки 2 ед. АС, и с 10 до 13,5 для дозировки 4 ед. АС, со- С увеличением подачи воды воздействие сил тре- ответственно. Т.е. при более высоком влагосодер- ния на сырье снижается, ухудшается клейстери- жании нет необходимости увеличивать дозировку зация крахмала с соответствующим снижением ФП для достижения аналогичной степени гидро- растворимости и повышением ВУС. При этом по- лиза крахмала. вышение дозировки ФП увеличивает раствори- мость и уменьшает ВУС. Самые высокие значения Анализ остаточной ферментативной активности растворимости отмечены для минимального 20% термостабильной -амилазы в экструдатах с це- влагосодержания в диапазоне 75-83%, а макси- лью определения возможности дальнейшей по- мальное значение ВУС 3,2 г воды/ г СВ соответ- стэкструзионной выдержки в оптимальных для ствует 28% влажности и 2 ед. АС. действия ФП условиях определяли в образцах с влажностью 28 и 36%. Установлено, что актив- На Рисунке 3 представлены данные по значени- ность амилазы в образцах, проэкструдированных ям ДЭ, соответствующие различным комбинаци- с дозировкой 2 ед. АС/г крахмала находилась в ди- ям управляющих факторов процесса. Результаты апазоне 0,2-0,3 ед. АС, для 4 ед. – 0,33-0,44; для показали, что снижение температуры экструзии 6 ед. – 0,5-0,55, соответственно. Таким образом, и скорости вращения шнеков обеспечили условия установлено, что экструдирование при темпера- для ферментативного гидролиза крахмала в ка- туре 112-126 °С не вызывает полной инактивации мере экструдера в условиях низкого влагосодер- ФП и возможна дальнейшая выдержка экструда- жания. тов для более глубокого гидролиза крахмала. Рисунок 3. Влияние дозировки -амилазы и влагосодержания в камере экструдера на значение декстрозного эквивалента* *различие значений, отмеченных одинаковыми буквенными символами для каждой диаграммы, статистически незначимо при p < 0,05 ХИ ПС №4 – 2021 69

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ Обсуждение Повышение концентрации сухих веществ в ги- дролизатах лимитируются либо реологией среды, Ранее проведенные исследования по использова- либо низкой степенью конверсии биополимеров нию экструдеров в качестве биокаталитических в продукты гидролиза, вследствие слабого массо- реакторов для гидролиза различных видов расти- переноса. При экструзии крахмала с -амилазой тельного сырья (Myat & Ryu, 2013; Govindasamy et проблема реологии заключается не в высокой вяз- al., 1997a; Govindasamy et al., 1997b; Santala et al., кости среды, затрудняющей перемешивание, как в 2013; Solihin et al., 2007) показали высокий потен- случае принятых промышленностью технологий с циал такого технического решения. использованием верхнеприводных мешалок стан- дартных реакторов или выдерживателей на пер- Результаты экспериментальной работы в общих вых стадиях обработки, а скорее наоборот – резкое тенденциях коррелируют с данными, полученны- снижение вязкости расплава крахмала в экструде- ми другими исследователями: увеличение вла- ре вследствие действия ФП при наличии в сборке госодержания в камере экструдера и дозировки шнековых органов элементов, затрудняющих про- ФП обеспечивает повышение ДЭ, растворимости, движение материала, например серия реверсив- остаточной -амилазной активности и снижает ных и месильных элементов, что может привести влагоудерживающую способность (Govindasamy к разрыву сплошной среды в камере, образованию et al., 1997a; Govindasamy et al., 1997b; Solihin et пробки и аварийному останову оборудования. al., 2007). При экструдировании крахмала саго Поэтому важно отсутствие большого количества (Govindasamy et al., 1997a) в диапазоне температур таких элементов в конструктивной сборке шне- 70-130 ºС; влагосодержании 28,5-50,5% и скорости ковых органов экструдера. Наличием сплошной вращения шнеков 70-190 об/мин были достигнуты среды при экструдировании, воздействием давле- значения ДЭ 0,3-10,4, что несколько ниже резуль- ния и сдвиговых деформаций при продавливании татов настоящего исследования. Авторы отмечают материала через отверстия фильеры авторы ис- роль ферментативного гидролиза в оценке обще- следования процесса гидролиза ксиланазой пше- принятых тенденций изменения технологических ничных отрубей (Santala, Nordlund, & Poutanen, свойств экструдатов, в отличие от стандартного 2013) объясняют усиленную диффузию фермент- процесса экструдирования крахмала без фермен- ного препарата в субстрат и, как следствие более та при добавлении ФП с ростом влагосодержа- эффективный гидролиз, при экструдировании ния значение растворимости также повышается, даже при низких температурах, соответствующих что связано с более глубокой степенью гидроли- оптимуму действия термолабильных ФП. за крахмала. В нашем случае, максимальная рас- творимость также отмечена для максимальных Выводы значений дозировки ФП и влагосодержания и со- ставляет 83%. Максимальная растворимость про- В результате проведенных исследований установ- гидролизованных экструдатов саго составила 60% лено, что при экструдировании кукурузного крах- при влагосодержании в процессе экструзии 50,5%, мала совместно с термостабильной -амилазой а влагоудерживающая способность варьировалась возможно получение экструдатов с декстрозным в более широком диапазоне 1,9 – 7,4 г воды /г экс- эквивалентом до 13,6. В исследованном фактор- трудата. В отличие от экструзии крахмало саго, где ном пространстве максимальным значениям ДЭ максимальный ДЭ был получен при 90 ºС, в на- соответствовали высокие дозировки ФП 4-6 ед. шем исследовании рабочий диапазон температур, АС/ г крахмала и влагосодержание в камере экс- в котором были получены высокие значения ДЭ, трудера 28 и 36%. Установлено, что даже после составил 112-122 ºС. Необходимо отметить, что в максимально жесткого для ферментативной об- большинстве исследований по проблеме экстру- работки режима экструзии при влажности 20% в дирования крахмалсодержащего сырья совместно экструдатах сохраняется остаточная фермента- с биокатализатором используется термостабиль- тивная активность, что оставляет перспективы ная -амилаза Termamyl 120L. В данном исследо- для дальнейшей инкубации экструдатов в темпе- вания использовалась термостабильная -амилаза ратурном оптимуме действия амилазы для уве- Неозим АА 180, которая также обеспечила высо- личения степени гидролиза крахмала. Показана кую степень гидролиза в достаточно жестких ус- инверсия тенденции снижения растворимости ловиях термопластической экструзии. экструдатов с ростом влагосодержания в каме- ре экструдера за счет усиления гидролитическо- Вопрос количества воды при ферментативном го действия ФП при увеличении количества воды гидролизе сельскохозяйственного сырья опреде- в реакционной системе. Полученные результа- ляет энергоемкость и экономику производства. ХИ ПС №4 – 2021 70

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ ты показывают перспективность разработки од- Baks, T., Kappen, F. H. J., Janssen, A. E. M., & Bo- ностадийных технологий гидролиза крахмала на om,  R.  M. (2008). Towards an optimal process for основе совмещения процесса экструзии и биока- gelatinisation and hydrolysis of highly concen- тализа, исключающих принятые стадии развари- trated starch–water mixtures with alpha-am- вания крахмала, разжижения амилолитическими ylase from Licheniformis B. Journal of Cereal ферментами, охлаждения, выпаривания и сушки. Science, 47(2), 214-225. https://doi.org/10.1016/j. jcs.2007.03.011 Благодарности Butrim, S. M., Litvyak, V. V., & Moskva, V. V. (2009). Работа выполнена в рамках государственного за- A study of physicochemical properties of extruded дания ФГБУН «Федеральный исследовательский starches of varied biological origin. Russian Journal центр питания, биотехнологии и безопасности of Applied Chemistry, 82, 1195-1199. https://doi. пищи» (тема № 0529-2019-0066). org/10.1134/S1070427209070076 Литература Chronakis, I. S. (1998). On the molecular characteristics, compositional properties, and structural-function- Ананских, В. В., & Шлеина, Л. Д. (2017). О возмож- al mechanisms of maltodextrins: A review. Critical ности получения мальтодекстринов из кукуруз- Reviews in Food Science and Nutrition, 38(7), 599-637. ной муки. Хранение и переработка сельхозсырья, https://doi.org/10.1080/10408699891274327 11, 9-13. Felby, C., Thygesen, L. G., Kristensen, J. B., Jorgen- Ананских, В. В., & Шлеина, Л. Д. (2018). Мальто- sen,  H, & Elder, T. (2008). Cellulose-water inter- декстрины из крахмалосодержащего сырья, их actions during enzymatic hydrolysis as studied качество и использование в отраслях пищевой by time domain NMR. Cellulose, 15(5), 703-710. промышленности. Кондитерское и хлебопекар- https://doi.org/10.1007/s10570-008-9222-8 ное производство, 7-8, 50-52. Govindasamy, S., Campanella, O. H., & Oates, C. G. Папахин, А. А., Лукин, Н. Д., Ананских, В. В., & (1997a). Enzymatic hydrolysis of sago starch in a Бородина, З. М. (2020). О современных на- twin-screw extruder. Journal of Food Engineering, правлениях технологии гидролиза крахмала. 32(4), 403-426. https://doi.org/10.1016/S0260- Достижения науки и техники АПК, 34(12), 84-89. 8774(97)00017-4 https://doi.org/10.24411/0235-2451-2020-11214 Govindasamy, S., Campanella, O. H., & Oates, C. G. Степанов, В. И., Римарева, Л. В., & Иванов, В. В. (1997b). The single screw extruder as a bioreactor for (2002). Экструзионный метод переработки sago starch hydrolysis. Food Chemistry, 60(1), 1-11. крахмалосодержащего сырья в биотехнологи- https://doi.org/10.1016/S0308-8146(96)00100-8 ческом производстве. Хранение и переработка сельхозсырья, 8, 48-49. Hodge, D. B., Karim, M. N., Schell, D. J., & McMillan,  J.  D. (2009). Model-based fed-batch for Шариков, А. Ю., Иванов, В. В., & Амелякина, М. В. high-solids enzymatic cellulose hydrolysis. Applied (2020). Влияние перемешивания на эффектив- Biochemistry and Biotechnology, 152, Article 88. ность ферментативного гидролиза высоко- https://doi.org/10.1007/s12010-008-8217-0 концентрированных сред экструдированного крахмала кукурузы. Вестник Воронежского госу- Jørgensen, H., Vibe-Pedersen, J., Larsen, J., & дарственного университета инженерных техно- Felby,  C. (2007). Liquefaction of lignocellulose логий, 82(3), 96-103. at high-solids concentrations. Biotechnology and Applied Microbiology, 96(5), 862-870. https://doi. Шариков, А. Ю., Степанов, В. И., & Иванов, В. В. org/10.1002/bit.21115 (2019). Термопластическая экструзия в процес- сах пищевой биотехнологии. Известия вузов. Kristensen, J. B., Felby, C., & Jørgensen, H. Прикладная химия и биотехнология, 9(3), 447- (2009). Yield-determining factors in high-sol- 460. http://dx.doi.org/10.21285/2227-2925-2019- ids enzymatic hydrolysis of lignocellulose. 9-3-447-460 Biotechnology for Biofuels, 2, Article 11. https://doi. org/10.1186/1754-6834-2-11 Ainsworth, P., Ibanoğlu, S., Plunkett, A., Ibanoğlu, E., & Stojceska V. (2007). Effect of brewers spent grain Modenbach, A. A., & Nokes, S. E. (2013). Enzymatic addition and screw speed on the selected physical hydrolysis of biomass at high-solids loadings  – and nutritional properties of an extruded snack. A review. Biomass and Bioenergy, 56, 526-544. Journal of Food Engineering, 81(4), 702-709. https:// https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2013.05.031 doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2007.01.004 Mohagheghi, A., Tucker, M., Grohmann, K., & Wyman,  C. (1992). High solids simultaneous sac- charification and fermentation of pretreat- ed wheat straw to ethanol. Applied Biochemistry and Biotechnology, 33(2), 67-81. https://doi. org/10.1007/BF02950778 ХИ ПС №4 – 2021 71

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ Moscicki, L. (2011). Extrusion-cooking techniques : ap- on enzymatic hydrolysis of corn starch in twin- plications, theory and sustainability. Weinheim: screw extruder and saccharification of the dried Wiley-VCH Verlag GmbH. extrudates. Food Science and Biotechnologie, 16(3), 381-385. Myat, L., & Ryu, G.-H. (2013). Extrusion with thermo- Stojceska, V., Ainsworth, P., Plunkett, A., & İba- stable -amylase injection as pretreatment meth- noğlu, Ş. (2010) The advantage of using extrusion od for ethanol production from corn starch. Journal processing for increasing dietary fibre level in glu- of Microbial and Biochemical Technology, 5(2), 47-53. ten-free products. Food Chemistry, 121(1), 156-164. https://doi.org/10.4172/1948-5948.1000099 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.12.024 Takeiti, C. Y., Kieckbusch, T. G., & Collares-Quei- Santala, O., Nordlund, E., & Poutanen, K.(2013). roz, F. P. (2010). Morphological and physicochem- Use of an extruder for pre-mixing enhances xy- ical characterization of commercial maltodextrins lanase action on wheat bran at low water content. with different degrees of dextrose-equivalent. Bioresource Technology, 149, 191-199. https://doi. International Journal of Food Properties, 13(2), 411- org/10.1016/j.biortech.2013.09.029 425, https://doi.org/10.1080/10942910802181024 Solihin, B. W., Kim, M. H., Im, B. S., Cha, J. Y., & Ryu, G. H. (2007). Effects of feed moisture content ХИ ПС №4 – 2021 72

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ Biocatalysis of Corn Starch with Thermostable -amylase in Twin-screw Extruder Anton Yu. Sharikov VNIIPBT - branch of Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety, 4B, Samokatnaya Str., Moscow, 111033, Russian Federation E-mail: [email protected] Viktor V. Ivanov VNIIPBT - branch of Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety, 4B, Samokatnaya Str., Moscow, 111033, Russian Federation E-mail: [email protected] Maria V. Amelyakina VNIIPBT - branch of Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety, 4B, Samokatnaya Str., Moscow, 111033, Russian Federation E-mail: [email protected] Anna S. Sereda VNIIPBT - branch of Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety, 4B, Samokatnaya Str., Moscow, 111033, Russian Federation E-mail: [email protected] Daria V. Polivanovskaya VNIIPBT - branch of Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety, 4B, Samokatnaya Str., Moscow, 111033, Russian Federation E-mail: [email protected] Traditional technical solutions in the field of enzymatic hydrolysis of starch and starch-containing raw materials involve multi-stage water-enzymatic treatment of the substrate including the stages of cooking, liquefaction, dextrinization, evaporation and drying. As an alternative to this multistage technology, the use of extruders is proposed, which, in addition to the production of food, ingredients and feed, can be used as chemical reactors, replacing traditional batch reactors. The study of the influence of operating extrusion parameters, moisture content and dosage of a thermostable amylolytic enzyme on the process of starch extrusion and the degree of its hydrolysis in the chamber of a twin-screw extruder was carried out. It was found that the temperature range 112-122 °C is optimal for the biocatalysis process. The maximum dextrose equivalent of 13.6 was achieved with a moisture content of 36% and a dosage of -amylase of 6 amylolytic units per 1 g of starch. It has been shown that the dextrose equivalent during the extrusion of starch with a given amount of enzyme at a moisture content of 20% was 12.6. The residual amylolytic activity of the extrudates varied in the range from 0.2 to 0.55 units and depended on the initial enzyme dosage. It indicates incomplete inactivation of -amylase during extrusion even at temperature conditions exceeding the -amylase temperature optimum. It was found that, in contrast to the extrusion of starch without an enzyme, an increase in the moisture content upon the addition of -amylase promotes an increase in solubility and a decrease in the water-holding capacity of extrudates. The results of the study showed the possibility of carrying out a continuous biocatalytic reaction of starch hydrolysis directly in the extruder chamber. It makes it possible to obtain hydrolysates with low moisture content in one stage, excluding the stages of water-heat treatment of low-concentrated starch media, their evaporation and subsequent spray drying. Keywords: starch, extrusion, hydrolysis, enzyme, amylase, high concentrations, dextrose equivalent ХИ ПС №4 – 2021 73

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ References Baks, T., Kappen, F. H. J., Janssen, A. E. M., & Boom, R. M. (2008). Towards an optimal process for Ananskikh, V. V., & Shleina, L. D. (2017). O vozmozh- gelatinisation and hydrolysis of highly concentrat- nosti polucheniya mal’todekstrinov iz kukuruznoi ed starch–water mixtures with alpha-amylase from muki [On the possibility of obtaining malto- Licheniformis B. Journal of Cereal Science, 47(2), dextrins from cornmeal]. Khranenie i pererabot- 214-225. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2007.03.011 ka sel’khozsyr’ya [Storage and processing of Farm Products], 11, 9-13. Butrim, S. M., Litvyak, V. V., & Moskva, V. V. (2009). A study of physicochemical properties of extruded Ananskikh, V. V., & Shleina, L. D. (2018). starches of varied biological origin. Russian Journal Mal’todekstriny iz krakhmalosoderzhashchego of Applied Chemistry, 82, 1195-1199. https://doi. syr’ya, ikh kachestvo i ispol’zovanie v otraslyakh org/10.1134/S1070427209070076 pishchevoi promyshlennosti [Maltodextrins from starch-containing raw materials, their quality and Chronakis, I. S. (1998). On the molecular charac- use in the food industry]. Konditerskoe i khlebope- teristics, compositional properties, and struc- karnoe proizvodstvo [Confectionery and bakery pro- tural-functional mechanisms of maltodex- duction], 7-8, 50-52. trins: A review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 38(7), 599-637. https://doi. Papakhin, A. A., Lukin, N. D., Ananskikh, V. V., org/10.1080/10408699891274327 & Borodina, Z. M. (2020). O sovremennykh napravleniyakh tekhnologii gidroliza krakhma- Felby, C., Thygesen, L. G., Kristensen, J. B., Jorgen- la [About modern directions of starch hydroly- sen,  H, & Elder, T. (2008). Cellulose-water inter- sis technology]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK actions during enzymatic hydrolysis as studied [Achievements of science and technology of the by time domain NMR. Cellulose, 15(5), 703-710. agro-industrial complex], 34(12), 84-89. https://doi. https://doi.org/10.1007/s10570-008-9222-8 org/10.24411/0235-2451-2020-11214 Govindasamy, S., Campanella, O. H., & Oates, C. G. Sharikov, A. Yu., Ivanov, V. V., & Amelyakina, M. V. (1997a). Enzymatic hydrolysis of sago starch in a (2020). Vliyanie peremeshivaniya na effektivnost’ twin-screw extruder. Journal of Food Engineering, fermentativnogo gidroliza vysokokontsentriro- 32(4), 403-426. https://doi.org/10.1016/S0260- vannykh sred ekstrudirovannogo krakhmala kuku- 8774(97)00017-4 ruzy [Influence of mixing on the efficiency of en- zymatic hydrolysis of highly concentrated media Govindasamy, S., Campanella, O. H., & Oates, C. G. of extruded corn starch]. Vestnik Voronezhskogo (1997b). The single screw extruder as a bioreactor for gosudarstvennogo universiteta inzhenernykh tekh- sago starch hydrolysis. Food Chemistry, 60(1), 1-11. nologii [Bulletin of the Voronezh State University of https://doi.org/10.1016/S0308-8146(96)00100-8 Engineering Technologies], 82(3), 96-103. Hodge, D. B., Karim, M. N., Schell, D. J., & McMil- Sharikov, A. Yu., Stepanov, V. I., & Ivanov, V. V. (2019). lan,  J.  D. (2009). Model-based fed-batch for Termoplasticheskaya ekstruziya v protsessakh high-solids enzymatic cellulose hydrolysis. Applied pishchevoi biotekhnologii [Thermoplastic extru- Biochemistry and Biotechnology, 152, Article 88. sion in food biotechnology processes]. Izvestiya vu- https://doi.org/10.1007/s12010-008-8217-0 zov. Prikladnaya khimiya i biotekhnologiya [Izvestiya vuzov. Applied Chemistry and Biotechnology], 9(3), Jørgensen, H., Vibe-Pedersen, J., Larsen, J., & 447-460. http://dx.doi.org/10.21285/2227-2925- Felby,  C. (2007). Liquefaction of lignocellulose 2019-9-3-447-460 at high-solids concentrations. Biotechnology and Applied Microbiology, 96(5), 862-870. https://doi. Stepanov, V. I., Rimareva, L. V., & Ivanov, V. V. (2002). org/10.1002/bit.21115 Ekstruzionnyi metod pererabotki krakhmalo- soderzhashchego syr’ya v biotekhnologicheskom Kristensen, J. B., Felby, C., & Jørgensen, H. (2009). proizvodstve [Extrusion method for processing Yield-determining factors in high-solids en- starch-containing raw materials in biotechnolog- zymatic hydrolysis of lignocellulose. Biotech- ical production]. Khranenie i pererabotka sel’khoz- nology for Biofuels, 2, Article 11. https://doi. syr’ya [Storage and processing of Farm Products], 8, org/10.1186/1754-6834-2-11 48-49. Modenbach, A. A., & Nokes, S. E. (2013). Enzymatic Ainsworth, P., Ibanoğlu, S., Plunkett, A., Ibanoğlu, E., hydrolysis of biomass at high-solids loadings  – & Stojceska V. (2007). Effect of brewers spent grain A review. Biomass and Bioenergy, 56, 526-544. addition and screw speed on the selected physical https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2013.05.031 and nutritional properties of an extruded snack. Journal of Food Engineering, 81(4), 702-709. https:// Mohagheghi, A., Tucker, M., Grohmann, K., & doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2007.01.004 Wyman,  C. (1992). High solids simultaneous sac- charification and fermentation of pretreat- ed wheat straw to ethanol. Applied Biochemistry and Biotechnology, 33(2), 67-81. https://doi. org/10.1007/BF02950778 ХИ ПС №4 – 2021 74

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ Moscicki, L. (2011). Extrusion-cooking techniques : ap- on enzymatic hydrolysis of corn starch in twin-screw plications, theory and sustainability. Weinheim: extruder and saccharification of the dried extrudates. Wiley-VCH Verlag GmbH. Food Science and Biotechnologie, 16(3), 381-385. Stojceska, V., Ainsworth, P., Plunkett, A., & İbano- Myat, L., & Ryu, G.-H. (2013). Extrusion with thermo- ğlu,  Ş. (2010) The advantage of using extru- stable -amylase injection as pretreatment meth- sion processing for increasing dietary fibre lev- od for ethanol production from corn starch. Journal el in gluten-free products. Food Chemistry, of Microbial and Biochemical Technology, 5(2), 47-53. 121(1), 156-164. https://doi.org/10.1016/j.food- https://doi.org/10.4172/1948-5948.1000099 chem.2009.12.024 Takeiti, C. Y., Kieckbusch, T. G., & Collares-Queiroz, F. P. Santala, O., Nordlund, E., & Poutanen, K.(2013). (2010). Morphological and physicochemical char- Use of an extruder for pre-mixing enhances xy- acterization of commercial maltodextrins with dif- lanase action on wheat bran at low water content. ferent degrees of dextrose-equivalent. International Bioresource Technology, 149, 191-199. https://doi. Journal of Food Properties, 13(2), 411-425, https://doi. org/10.1016/j.biortech.2013.09.029 org/10.1080/10942910802181024 Solihin, B. W., Kim, M. H., Im, B. S., Cha, J. Y., & Ryu,  G.  H. (2007). Effects of feed moisture content ХИ ПС №4 – 2021 75

УДК 664.143 ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК https://doi.org/10.36107/spfp.2021.242 Влияние различных факторов на качество глазированных конфет при хранении Кондратьев Николай Борисович ВНИИКП – филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН Адрес: 107023, г. Москва, Электрозаводская ул., д. 20, стр. 3 E-mail: [email protected] Баженова Алла Евгеньевна ВНИИКП – филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН Адрес: 107023, г. Москва, Электрозаводская ул., д. 20, стр. 3 E-mail: [email protected] Руденко Оксана Сергеевна ВНИИКП – филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН Адрес: 107023, г. Москва, Электрозаводская ул., д. 20, стр. 3 E-mail: [email protected] Осипов Максим Владимирович ВНИИКП – филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН Адрес: 107023, г. Москва, Электрозаводская ул., д. 20, стр. 3 E-mail: [email protected] Лаврухин Михаил Александрович ВНИИКП – филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН Адрес: 107023, г. Москва, Электрозаводская ул., д. 20, стр. 3 E-mail: [email protected] Целью исследования являлась оценка влияния качества орехов и арахиса и повышенной температуры хранения на сохранность глазированных конфет с корпусами из конфетных масс пралине и типа пралине. Нестабильность качества поступающего сырья обуславливает необходимость контроля показателей качества и установление дополнительных требований к показателям микробиологической и окислительной порчи с целью гарантирования заданного срока годности. Перекисное число жировой фракции используемых в качестве орехового сырья миндаля и арахиса находилось в диапазоне от 0,2 до 9,0 ммоль акт. кисл./кг, кислотное число - в диапазоне от 0,6 до 4,0 мг КОН/г. Показано, что повышение температуры хранения конфет с корпусами на основе орехов и арахиса от 18 °С до 27 °С приводит к повышению скорости микробиологических процессов в 1,2 – 1,5 раза. Показано, что при соотношении количества КМАФАнМ в глазури до 1,0×102 - 2,0×102 КОЕ/г и плесеней до 1,0×102 КОЕ/г риск липолитических изменений является минимальным в течение длительного периода хранения конфет. Для обеспечения безопасных уровней микробиологических показателей и уменьшения риска липолитической порчи конфет при хранении предложено установить дополнительные требования к содержанию плесеней в массах пралине и типа пралине, а также в глазури - не более 50 КОЕ/г. Полученные закономерности позволяют прогнозировать изменения качества глазированных конфет и могут быть использованы для обоснования дополнительных требований к показателям качества используемого сырья с целью уменьшения скорости окислительных и микробиологических процессов и увеличения срока годности. Ключевые слова: кондитерские изделия, миндаль, арахис, хранение, окислительная порча, микробиологические показатели Введение порчи, в процессе хранения происходят взаимос- вязанные и взаимовлияющие окислительные, Многокомпонентные и многообразные кондитер- микробиологические и физические изменения (Кон- ские изделия подвержены различным факторам дратьев,2015;Покровский,Меркулова,& Горбач,2016). ХИ ПС №4 – 2021 76

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК С учетом развития технологий, а также при рас- вкусом и запахом. При хранении продуктов пере- ширении ассортимента сырьевых ингредиентов, кисные соединения превращаются во вторичные для обоснования требований к увеличению сроков низкомолекулярные карбонильные соединения, в годности происходит расширение используемых результате чего появляется характерный неприят- критериев качества и безопасности, разрабаты- ный вкус и посторонний запах. ваются новые методы исследований, которые от- ражаются в нормативно-технических документах Исходная микробиологическая обсеменённость сы- (Туровская и др., 2018). рья, поверхности технологических линий, а также повышенная температура хранения глазированных По данным Федеральной службы государственной конфет обуславливают высокий риск изменения статистики, в 2019 году производство какао, шо- органолептических характеристик и оказывают колада и сахаристых кондитерских изделий со- влияние на срок годности (Liu, et al., 2019). ставило 1963 тыс. тонн в соответствии с ОКПД2. При этом, в период с 2016 по 2020 год производ- Бактериальная микрофлора обладает различной ство сахаристых кондитерских изделий выросло липолитической активностью, что обуславливает на 3,9 % с 641 до 665 тыс. тонн, из которых кон- изменение органолептических показателей кон- феты занимают второе место в структуре произ- дитерских изделий в процессе хранения конди- водства1 (gks, 2021). терских изделий (Полякова и др., 2018; Полякова и др., 2018). Глазированные конфеты с корпусами из конфет- ных масс пралине и типа пралине входят в число В результате процессов миграции влаги между ча- наиболее популярных изделий2,3. стями изделий, а также при высокой микробио- логической обсемененности в отдельных частях Технология производства конфет с корпусами из изделий могут сформироваться благоприятные ус- конфетных масс пралине и типа пралине предпо- ловия для развития микроорганизмов, обладаю- лагает использование орехов и масла какао. Такие щих липолитической активностью. конфеты относятся к одному из наиболее дорогих сегментов кондитерского рынка (Олейников, Ак- В конфетах при использовании глазури, изготов- сенова, & Магомедов, 2010). ленной на основе заменителей масла какао ла- уринового типа, уже после двух-трех месяцев В связи с тем, что сбор урожая орехового сырья хранения может появляться неприятный мыл- происходит один раз в год, необходимо гаран- кий привкус, обусловленный гидролитическими тировать заданное качество такого сырья. Оре- процессами жировой фракции и образованием хи могут храниться до момента использования свободных жирных кислот, таких как лауриновая в течение нескольких месяцев. При их хране- и миристиновая (Скокан & Жарикова, 2006; нии происходят процессы микробиологической Guerrand, 2017; Talbot, 2017). и окислительной порчи (Алексина, 2018; Елисее- ва и др., 2017; Елисеева & Юрина, 2016). Арахис и миндаль, используемые для изготовле- ния корпусов конфет, характеризуются высоким Высокий риск окислительной порчи глазиро- содержанием ненасыщенных жирных кислот, ко- ванных конфет с корпусами из конфетных масс торые подвержены окислительным процессам пралине и типа пралине обуславливают необходи- (Павлова & Коблицкая, 2016). мость разработки особых требований к качеству используемого сырья и условиям хранения таких Для уменьшения скорости окислительных процес- изделий (Давидович, 2011; Nascimento et al., 2017). сов используют различные виды антиоксидантов, что позволяет расширить ассортимент кондитер- В процессе хранения жиросодержащих пище- ских изделий, в том числе с функциональными вых продуктов происходят процессы окисления свойствами, повысить их функционально-техно- жиров. Первичными продуктами окисления яв- логические свойства, а также продлить сроки год- ляются перекисные соединения, не обладающие ности (Ткешелашвили и др., 2020). 1 С 2016 по 2020 гг производство сахаристых кондитерских изделий в России выросло на 3,9%: с 641 до 665 тыс т. https://marketing. rbc.ru/articles/12666/ 2 Потребительские предпочтения при выборе шоколадных конфет. https://sfera.fm/articles/konditerskaya/potrebitelskie- predpochteniya-pri-vybore-shokoladnykh-konfet 3 Всё в шоколаде: Какие конфеты чаще всего покупают россияне. https://anketolog.ru/2020/11/05/kofety ХИ ПС №4 – 2021 77

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Перекисное число и другие показатели окисли- В соответствии с ТР ТС 024/2011 «Технический тельной порчи использованы при оценке каче- регламент на масложировую продукцию»4 пере- ства орехового сырья (Yildiz & Karaca, 2021; Gong кисное число в растительных маслах не должно et al., 2018). превышать 10,0 мэкв/кг. Методические указания МУК 4.2.1847-04 «Санитарно-эпидемиологическая Арахис и миндаль характеризуются широкими ди- оценка обоснования сроков годности и условий апазонами значений перекисного и кислотного чи- хранения пищевых продуктов» предполагают ис- сел, суммы карбонильных соединений (Таблица 1). следования динамики перекисного и кислотно- го чисел жировой фракции пищевых продуктов Таблица 1 с включением орехов. При проведении таких ис- Показатели окислительной порчи жировой фрак- следований условно принято считать, что пере- ции исходного сырья (Кондратьев, 2015) кисное число не должно превышать 10 ммоль акт. кисл./кг. Показатель Арахис Миндаль 0,4 – 9,0 0,2 – 4,5 Изменение органолептических показателей вкуса Перекисное число, 1,1 – 4,0 0,6 – 1,5 и запаха продуктов при окислении жировой фрак- ммоль акт. кисл./кг 1,0 – 4,2 1,0 – 2,7 ции обусловлено образованием низкомолекуляр- ных карбонильных соединений (Таблица 2). Кислотное число, мг КОН /г Сумма карбонильных со- Широкие диапазоны показателей окислительной единений, ммоль/кг порчи обусловлены различным химическим со- ставом, длительностью и условиями хранения раз- Перекисное число жировой фракции орехового ных партий сырья. Увеличение перекисного числа сырья находится в диапазоне от 0,2 до 9,0 ммоль в процессе хранения сопровождается повышени- акт. кисл./кг, кислотное число – в диапазоне от 0,6 ем суммы карбонильных соединений. до 4,0 мг КОН/г. Увеличение перекисного и кис- лотного чисел сопровождается уменьшением сро- Комплекс показателей окислительной порчи жи- ка годности изделий. Перекисное число жировой ровой фракции обуславливает соответствующий фракции используемого орехового сырья прием- срок годности продуктов. Например, для арахиса лемого качества, как правило, не превышает ве- разных партий срок годности находится в диапа- личину 10 ммоль акт. кисл./кг. зоне от 2 до 6 месяцев (Кондратьев, 2015). Однако для кондитерских изделий с длительными Предложен ускоренный метод оценки качества сроками годности (более 3 – 6 месяцев) исполь- масла орехов фундука. Повышение температу- зуют сырье с минимальными величинами пере- ры хранения до 62 °C привело к увеличению пе- кисного числа, приблизительно, 1 - 2 ммоль акт. рекисного и анизидинового чисел. Установлено кисл./кг и менее. образование карбонильных соединений, таких как гексаналь, 2-октеналь, 2-деценал и 3-ок- Увеличение суммы карбонильных соединений выше тен-2-он, количество которых коррелировало с 7–9 ммоль/кг воспринимается потребителями как величиной перекисного и p-анизидинового чи- появление постороннего запаха и неприятного сел. Данный метод может быть использован для привкуса изделий. Ниже этого уровня продукты оценки качества орехового сырья (Zhang et al., окисления жиров органолептически обычно не ощу- 2019). щаются потребителями (Кондратьев, 2015). Таблица 2 Показатели окислительной порчи жировой фракции арахиса в процессе хранения Длительность хранения при температуре 18 ºС, мес. Показатель 0 1 2 3 4 5 6 0,1 - 2,1 4,1 - 20 5,0 - 52 4,3 - 39 4,6 - 109 4,6 - 124 5,3 - 166 Перекисное число, ммоль акт. кисл/кг 1,4 - 2,9 1,7 - 3,0 2,3 - 3,4 1,9 - 4,3 1,7 - 2,9 1,8 - 3,1 1,9 - 3,4 Кислотное число, мг КОН/г Сумма карбонильных соединений, ммоль/кг 0,9 - 3,3 1,4 - 3,7 2,6 - 9,7 2,7 - 10 2,8 - 15 3,0 - 18 3,5 - 21 4 ТР ТС 024/2011. Технический регламент на масложировую продукцию. https://docs.cntd.ru/document/902320571 ХИ ПС №4 – 2021 78

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Нестабильность качества поступающего сырья об- Методы уславливает необходимость контроля и установ- ление требований к показателям окислительной Экстракция жировой фракции миндаля и ара- порчи жиров сырья с целью прогнозирования и хиса проведена смесью хлороформ - этиловый гарантирования заданного срока годности кон- спирт в соотношении 95:5. Метиловые эфиры дитерских изделий. Поэтому, целью исследова- жирных кислот получены в соответствии с ГОСТ ния являлась оценка влияния качества орехов и Р 54686-2011«Изделия кондитерские. Метод опре- арахиса и повышения температуры хранения на деления массовой доли насыщенных жирных кис- сохранность глазированных конфет с корпусами лот»5. из конфетных масс пралине и типа пралине. Определение липолитической активности прове- Материалы и методы исследования дено с использованием метода, основанного на гидролитическом расщеплении индоксилацета- Материалы та под воздействием липолитических ферментов до индоксильной и ацетатной групп с последую- Объектами исследования являлись глазированные щим образованием красителя синий индиго (Purr, конфеты с корпусами из конфетных масс прали- 1962). не, содержащие 17,6 % миндаля и с корпусами из конфетных масс типа пралине, содержащие 21,6 Количество мезофильных аэробных и факульта- % арахиса. тивно-анаэробных микроорганизмов определяли по ГОСТ 10444.15-94 «Продукты пищевые. Методы Массовая доля жира в корпусах конфет составила определения количества мезофильных аэробных 28,5 %, из которых массовая доля масла какао – и факультативно-анаэробных микроорганизмов»6; 15,6 %. Соотношение корпуса и глазури состави- количество плесеней и дрожжей по ГОСТ 10444.12- ло 75:25 вес. Вес модельного образца - 16,0 ± 0,5 г. 2013 «Микробиология пищевых продуктов и кор- мов для животных. Методы выявления и подсчета Для глазирования корпусов конфет использова- количества дрожжей и плесневых грибов»7. на глазурь на основе заменителя масла какао ла- уринового типа. Определение органолептических показателей проведено с использованием ГОСТ ISO 6658-2016 Оборудование «Органолептический анализ. Методология. Общее руководство»8. Хранение образцов проводили в климатической ка- Процедура исследования мере «Climacell 404» (Чехия), термостате «Sanyo Mir 262» (Япония) при температурах 18 °С и 27 °С, отно- В соответствии с ГОСТ 4570-2014 «Конфеты. Об- сительной влажности окружающего воздуха 40 %. щие технические условия»9 условия хранения конфет устанавливает изготовитель в техниче- Жирнокислотный состав определен методом га- ской документации. Температура хранения 18 °С зожидкостной хроматографии на хроматографе традиционно используется для конфет, обеспе- Shimadzu GC-2010 с пламенно-индукционным чивая наилучшую сохранность изделий. Кроме детектором. того, ранее действовавший ГОСТ 4570-93 «Кон- феты. Общие технические условия» регламенти- Инструменты ровал хранение конфет при температуре (18±3) °С и относительной влажности не более 75 %. Обработку полученных данных и графическую ин- терпретацию производили с помощью програм- Повышение температуры до 27 °С использовано мы MS Excel. для моделирования экстремальных условий хра- 5 ГОСТ Р 54686-2011. (2013). Изделия кондитерские. Метод определения массовой доли насыщенных жирных кислот. М.: Стандар- тинформ. 6 ГОСТ 10444.15-94. (2010). Продукты пищевые. Методы определения количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэ- робных микроорганизмов. М.: Стандартинформ. 7 ГОСТ 10444.12-2013. (2013). Микробиология пищевых продуктов и кормов для животных. Методы выявления и подсчета количе- ства дрожжей и плесневых грибов. М.: Стандартинформ. 8 ГОСТ ISO 6658-2016. (2016). Органолептический анализ. Методология. Общее руководство. М.: Стандартинформ. 9 ГОСТ 4570-2014. (2015). Конфеты. Общие технические условия. М.: Стандартинформ. ХИ ПС №4 – 2021 79

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК нения, при которых значительно увеличивается Таблица 3 скорость миграции жиров, окислительных и ми- Жирнокислотный состав жировой фракции арахи- кробиологических процессов, но сохраняется фор- са и миндаля ма и структура конфет. Жирная кислота Обозна- Состав жирных кислот Относительная влажность окружающего воздуха чение жировой фракции, % 40 % обеспечивает минимальную скорость про- цессов влагопереноса, микробиологических и арахис миндаль окислительных изменений глазированных кон- фет. Пальмитиновая 16:0 16,9 5,9 В исследовании для глазирования корпусов кон- Пальмитолеиновая 16:1 0,1 0,3 фет использована глазурь на основе жира лау- ринового типа, содержащего 47,0 % лауриновой, Стеариновая 18:0 3,6 2,4 18,0 % миристиновой, 12,2 % пальмитиновой, 14,9 % стеариновой, 2,6 % олеиновой и 0,9 % ли- Олеиновая 18:1 44,5 70,8 нолевой жирных кислот. Линолевая 18:2 30,5 18,1 Арахиновая 20:0 0,7 - Бегеновая 20:1 0,7 - Хранение исследуемых образцов производили в тельной порчи конфет, изготовленных с исполь- течение 8 недель при температуре 18 °С и 27 °С. зованием арахиса и миндаля. Липолитическая активность оценивалась по ин- Для снижения себестоимости конфет с корпуса- тенсивности окрашивания индикаторных дис- ми из масс пралине и типа пралине, особенно при ков, обработанных раствором индоксилацетата, использовании арахиса, часто производителями измерение цветовой окраски индикаторных дис- используются глазури более дешевого сегмента, ков проводили после термостатирования в экси- изготовленные с использованием заменителей каторе. масла какао лауринового типа. В этом случае по- вышается также риск липолитической порчи, обу- Результаты и их обсуждение словленной образованием свободной лауриновой кислоты под действием липолитических фермен- Миграция жиров между глазурью и жиросодержа- тов, который выражается в появлении мылкого щим корпусом в процессе хранения глазирован- привкуса. ных конфет приводит к изменениям химического состава отдельных частей изделий. Исследование Качество орехового сырья формирует качество показателей окислительной порчи частей изделий конфетных масс, в том числе по микробиологи- в процессе хранения необходимо для выявления ческим показателям. ТР ТС 021/201110 устанавли- причин порчи и прогнозирования сохранности та- вает требования по безопасности продуктов. ких кондитерских изделий. Например, в соответствии с ТР ТС 021/2011 «О без- Поскольку части целого изделия подвержены опасности пищевой продукции» содержание пле- окислительным и микробиологическим измене- сеней в обжаренных орехах не должно превышать ниям в различной степени, то были исследованы 500 КОЕ/г. Однако ТР ТС 021/2011 не учитывает глазурь и пралиновые корпуса конфет. На ско- изменение микробиологических показателей при рость окислительных процессов оказывает значи- хранении, поэтому провели исследования микро- тельное влияние состав жирных кислот жировой биологических показателей арахиса и миндаля фракции арахиса и миндаля, использованных для при хранении. Помимо исследования микробио- изготовления образцов конфет (Таблица 3). логических показателей, указанных в регламенте, исследовали также содержание спорообразующих Содержание ненасыщенных жирных кислот в мезофильных анаэробных бактерий, обладающих арахисе и миндале составляет 75,8 % и 89,2 % со- большой резистентностью и термоустойчивостью. ответственно, при этом диненасыщенной линоле- вой кислоты в арахисе почти в 2 раза выше, чем После восьми недель хранения арахиса и минда- в миндале. Это свидетельствует о риске окисли- ля при температуре 18 °С произошли изменения их микробиологических показателей (Таблица 4). 10 ТР ТС 021/2011. О безопасности пищевой продукции. https://docs.cntd.ru/document/902320560 ХИ ПС №4 – 2021 80

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Таблица 4 Микробиологические показатели арахиса и миндаля в процессе их хранения при температуре 18 °С Содержание микроорганизмов, КОЕ/г при хранении при температуре 18 °С, недели Наименование КМАФАнМ Плесени Дрожжи Спорообразующие микроорганизмы миндаль арахис 0 8 0 8 08 0 8 5,0×10 2,3×10 0 1,4×102 0 0 2,0×10 3,0×10 2,4×102 2,0×102 3,3×102 5,1×102 0 0 2,0×10 2,0×10 Количество КМАФАнМ при хранении мин- шения скорости изменения органолептических даля уменьшилось. Количество спорообра- показателей исходная микробиологическая об- зующих микроорганизмов практически не семенённость изделий должна быть минималь- изменилось. Содержание плесеней увеличилось но возможной. от 0 до 1,4×102 КОЕ/г для миндаля и от 3,3×102 до 5,1×102 КОЕ/г для арахиса. Исследования конфет в процессе хранения пока- зали сохранность высоких органолептических по- В соответствии с ТР ТС 021/201111 содержание пле- казателей корпусов из конфетной массы пралине сеней в обжаренных орехах должно быть не бо- на основе миндаля (Рисунок 1). лее 5,0×102 КОЕ/г. Поскольку содержание плесеней может вырасти в процессе хранения, то использо- В корпусах конфет, изготовленных на основе вание орехов с таким содержанием плесеней при арахиса, отмечено появление неприятного про- изготовлении глазированных конфет может при- горклого привкуса. Вкус и запах конфет, изго- водить к развитию липолитических микроорга- товленных на основе миндаля, практически не низмов и уменьшать срок годности изделий. изменились. Поэтому длительные сроки годности можно обе- Количество микроорганизмов соответствует тре- спечить, используя сырье или полуфабрикаты с бованиям ТР ТС 021/201112 «О безопасности пи- дополнительными требованиями к их качеству. щевой продукции», в соответствии с которым для глазированных конфет с пралиновыми корпуса- Поскольку при хранении изделий содержание ми количество КМАФАнМ должно быть не более плесеней увеличивается, то с целью обеспече- 5,0×104 КОЕ/г; плесеней - не более 100 КОЕ/г, дрож- ния длительных сроков годности и для умень- жей - не более 50 КОЕ/г. а – масса типа пралине на основе арахиса б – масса пралине на основе миндаля Рисунок 1. Органолептические показатели корпусов в процессе хранения глазированных конфет 11 Там же. 12 Там же. ХИ ПС №4 – 2021 81

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК а – с корпусом на основе арахиса б – с корпусом на основе миндаля Рисунок 2. Органолептические показатели глазури в процессе хранения глазированных конфет Поскольку для глазирования корпусов конфет ис- ное влияние на микробиологические изменения пользована глазурь на основе заменителя масла кондитерских изделий, особенно, при длитель- какао лауринового типа, которая может подвер- ном хранении. При определенных условиях такие гаться микроорганизмы превращаются в вегетативную форму и могут быть причиной порчи пищевых липолитической порче, то были проведены иссле- продуктов. дования органолептических показателей глазури в процессе хранения глазированных конфет (Ри- Для оценки риска появления мылкого привкуса в сунок 2). глазированных конфетах при их длительном хра- нении также проведены исследования активности Посторонний запах и неприятный прогорклый липазы глазурей по методу с использованием ин- привкус глазури появился после 8 недель хране- доксилацетата . Результаты этих исследований по- ния конфет с корпусами из конфетных масс типа казали практическое отсутствие липолитической пралине на основе арахиса. Такие изменения для активности. конфет с корпусами на основе миндаля менее зна- чительные. Активность липазы по 10-балловой оценке для ис- ходных изделий составила всего 0–1 балла, поэ- После 8 недель хранения образцов при температу- тому сделан вывод о том, что органолептические ре 18 °С количество КМАФАнМ в корпусах конфет изменения изделий при хранении связаны, пре- уменьшилось, количество плесеней в глазури уве- имущественно, с окислением жировой фракции. личилось в 8 раз от 1,0×10 КОЕ/г до 8,0×10 КОЕ/г. Количество спорообразующих микроорганизмов Таким образом, указанное количество микроор- в корпусах конфет также увеличилось (Таблица 5). ганизмов в глазури, арахисе и миндале, исполь- зованных для изготовления конфет, не привело Количество КМАФАнМ и спорообразующих ми- к появлению мылкого привкуса изделий (Табли- кроорганизмов в глазури увеличилось в 6–7 раз. цы 4, 5). Это способствует повышению липолитической ак- тивности. Ряд производителей кондитерских изделий по- купает готовые полуфабрикаты глазурей и кон- При соотношении количества КМАФАнМ в глазу- дитерских масс, для которых не установлены ри до 1,0×102 - 2,0×102 КОЕ/г и плесеней до 1,0×102 требования по микробиологическим показателям. КОЕ/г риск липолитических изменений являет- ся минимальным в течение длительного перио- С учетом полученных закономерностей развития да хранения конфет. микроорганизмов в отдельных частях глазиро- ванных конфет с корпусами пралине и типа пра- Спорообразующие микроорганизмы не нор- лине при хранении для обеспечения безопасных мируются, однако они оказывают значитель- уровней микробиологических показателей пред- ХИ ПС №4 – 2021 82

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Таблица 5 Микробиологические показатели частей изделий в процессе хранения при температуре 18 °С Содержание микроорганизмов, КОЕ/г, в процессе хранения при температуре 18 °С, недели Наименование КМАФАнМ Плесени Дрожжи Спорообразующие Корпус на основе миндаля микроорганизмы 0 8 0 8 08 0 8 1,7×102 1,4×10 3,0×10 1,4×10 1,0×10 0 0 3,0×10 Корпус на основе арахиса 6,1×102 6,0×10 2,0×10 4,0×10 2,0×10 0 2,0×10 2,0×10 Глазурь 3,0×10 1,8×102 1,0×10 8,0×10 0 0 1,0×10 7,0×10 ложено установить дополнительные требования необходимо оценить влияние повышенной тем- к содержанию плесеней в массах пралине и типа пературы хранения на микробиологические пралине не более 5,0×10 КОЕ/г и в глазури не бо- показатели отдельных частей глазированных лее 5,0×10 КОЕ/г. Такие показатели обеспечивают конфет. низкую липолитическую активность глазирован- ных конфет при хранении и тем самым повыша- При повышении температуры хранения конфет до ют их срок годности. 27 °С после 8 недель хранения конфет количество плесеней в глазури увеличилось в 11 раз, а коли- Соответственно, для обеспечения дополнитель- чество КМАФАнМ - в 4 раза, при этом дрожжи не ных микробиологических показателей масс пра- обнаружены (Таблица 6). лине необходимо использовать орехи и арахис с содержанием плесеней не более 5,0×10 КОЕ/г, т.е. Увеличение температуры от 18 °С до 27 °С при- на порядок меньше чем указано в ТР ТС 021/2011 водит к повышению количества плесеней в 1,2 – «О безопасности пищевой продукции»13 для об- 1,5 раза. Поскольку за период транспортировки, жаренных орехов. хранения на складах и размещения изделий в торговых сетях не всегда соблюдаются регламен- Поскольку хранение изделий при их реализации тированные условия хранения конфет, то риск в торговой сети происходит при различных тем- микробиологических, а также липолитических из- пературах и изменяется риск порчи изделий, то менений увеличивается. Таблица 6 Микробиологические показатели частей изделий в процессе хранения при температуре 27 °С Наименование Содержание микроорганизмов, КОЕ/г, в процессе хранения при температуре 27 °С, недели КМАФАнМ Плесени Дрожжи Спорообразующие микроорганизмы 0 8 0 808 0 8 Корпус на основе миндаля 1,7×102 6,0×10 3,0×10 8,0×10 1,0×10 0 0 3,0×10 Корпус на основе арахиса 6,1×102 1,0×102 2,0×10 5,0×10 2,0×10 0 2,0×10 2,0×10 Глазурь 3,0×10 1,1×102 1,0×10 1,1×102 0 0 1,0×10 5,0×10 Таким образом, при хранении глазированных Выводы 13 изделий происходят микробиологические и окислительные процессы, которые приводят к из- Показано, что при соотношении количества КМА- менениям органолептических показателей, обу- ФАнМ в глазури до 1,0×102 - 2,0×102 КОЕ/г и пле- словленным окислением жиров. сеней до 1,0×102 КОЕ/г риск липолитических 13 Там же ХИ ПС №4 – 2021 83

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК изменений является минимальным при темпе- Павлова, И. В., Коблицкая, М. Б. (2016). Иссле- ратуре хранения конфет 18 °С. дование влияния жирнокислотного соста- ва кондитерских жиров для начинок конфет Увеличение температуры хранения глазирован- на скорость миграции жидкой жировой фазы. ных конфет от 18 °С до 27 °С приводит к уве- Вестник ВНИИЖ, 1-2, 23-25. личению количества плесеней в 1,2–1,5 раза и повышению риска липолитических процессов. Покровский, Н. В., Меркулова, Е. Г., & Горбач, Д. А. (2016). Особенности хранения мучных конди- С учетом полученных закономерностей разви- терских изделий. Вестник ОрелГИЭТ, 4, 121-123. тия микроорганизмов в отдельных частях гла- зированных конфет с корпусами пралине и типа Полякова, С. П., Баженова, А. Е., & Пестерев, М. А. пралине (2018). Анализ процессов формирования ми- кробиоты для обеспечения качества и безопас- для обеспечения безопасных уровней микробио- ности кондитерской продукции. Кондитерское логических показателей глазури предложено уста- и хлебопекарное производство, 7-8, 6-10. новить дополнительные требования к содержанию плесеней в глазури – не более 5,0×10 КОЕ/г. Для Полякова, С. П., Пестерев, М. А., & Баженова, А. Е. обеспечения дополнительных микробиологиче- (2018). Метод прогнозирования изменения ка- ских показателей масс пралине и типа пралине чества какаосодержащих полуфабрикатов по необходимо использовать орехи и арахис с содер- их микробиологической обсемененности и жанием плесеней не более 5,0×10 КОЕ/г. кислотности. В Инновационно-технологическое развитие пищевой промышленности - тенден- Полученные результаты могут быть использова- ции, стратегии, вызовы: Сборник статей 21-й ны для обоснования дополнительных требований Международной научно-практической конфе- к параметрам окислительной и микробиоло- ренции (с. 203-207). М.: ФНЦ пищевых систем гической стабильности используемого сырья и им. В. М. Горбатова РАН. полуфабрикатов для уменьшения скорости окис- лительных процессов порчи и увеличения срока Скокан, Л. Е., & Жарикова, Г. Г. (2006). Микро- годности глазированных изделий. биология основных видов сырья и полуфабрика- тов в производстве кондитерских изделий. М.: Литература ДеЛи принт. Алексина, К. С. (2018). Микрофлора орехов, пряно- Ткешелашвили, М. Е., Бобожонова, Г. А., & стей и специй. Молодежь и наука, 5, 1. Сорокина, А. В. (2020). Разработка конфет типа ассорти повышенной пищевой ценности и со- Давидович, Е. А. (2011). Влияние орехов на форми- храняемости. Хранение и переработка сель- рование потребительских свойств и сроки хра- хозсырья, 4, 139-151. https://doi.org/10.36107/ нения пралиновых конфет. Пищевая и перера- spfp.2020.319 батывающая промышленность. Реферативный журнал, 2, 407. Туровская, С. Н., Галстян, А. Г., Петров,  А.  Н., Радаева,  И.  А., Илларионова, Е. Е., Семипят- Елисеева, Л. Г., & Юрина, О. В. (2016). Исследование ный,  В.  К., & Хуршудян, С. А. (2018). Обзор. окислительных процессов в жирах орехов в Безопасность молочных консервов как инте- процессе хранения. Вопросы питания, 85(S2), гральный критерий эффективности их техно- 24-25. логии. Российский опыт. Пищевые системы, 1(2), 29-54. https://doi.org/10.21323/2618-9771- Елисеева, Л. Г., Елисеев, М. Н., & Юрина, О. В. 2018-1-2-29-54 (2017). Изучение сравнительной характеристи- ки пищевой ценности орехов с целью установ- Gong, A., Shi, A., Liu, H., Yu, H., Liu, L., Lin, W., ления потенциальных рисков окислительной & Wang, Q. (2018). Relationship of chemical порчи на этапах товародвижения. Товаровед properties of different peanut varieties to peanut продовольственных товаров, 10, 10-15. butter storage stability. Journal of Integrative Agriculture, 17(5), 1003-1010. https://doi. Кондратьев, Н. Б. (2015). Оценка качества конди- org/10.1016/S2095-3119(18)61919-7 терских изделий. Повышение сохранности конди- терских изделий. М.: Перо. Guerrand, D. (2017). Lipases industrial applications: Focus on food and agroindustries. Oilseeds and Олейников, А. Я., Аксенова, Л. М., & Магоме- fats, Crops and Lipids, 24(4), 1-7. https://doi. дов,  Г.  О. (2010). Технология кондитерских изде- org/10.1051/ocl/2017031 лий. СПб.: РАПП. Liu, K., Liu, Y., & Chen, F. (2019). Effect of storage temperature on lipid oxidation and changes in nutrient contents in peanuts. Food Science & Nutrition, 7(7), 2280-2290. https://doi.org/10.1002/ fsn3.1069 ХИ ПС №4 – 2021 84

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Nascimento, M. S., Carminati, J. A., Silva, I.   .  R.  N., Wiley Blackwell, West Sussex, UK. https://doi. Silva, D. L., Bernardi, A. O., & Copetti, M. V. (2018). org/10.1002/9781118923597.ch7 Salmonella, escherichia coli and enterobacteriaceae Yıldız, A. Y, & Karaca, H. (2021). Comparison of the oil in the peanut supply chain: From farm to table. quality of light and dark walnuts under different Food Research International, 105, 930-935. https:// storage conditions. Journal of Oleo Science, 70(5), doi.org/10.1016/j.foodres.2017.12.021 615-632. https://doi.org/10.5650/jos.ess20266 Zhang, Y., Lyu, C., Meng, X., Dong, W., Guo, H., Su, C., Purr, I. A. (1962). Detection of lipase activity. Revue & Zhang. X. (2019). Effect of storage condition on Int. Choc, 17, 567. oil oxidation of flat-european hybrid hazelnut. Journal of Oleo Science, 68(10), 939-950 https://doi. Talbot, G. (2014). Fats for chocolate and sugar org/10.5650/jos.ess19120 confectionery. In S. T. Beckett, M. S. Fowler, G. R. Ziegler (Eds.) Fats in food technology (pp. 153-184). ХИ ПС №4 – 2021 85

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Influence of Various Factors on the Quality of Glazed Sweets During Storage Nikolay B. Kondratyev VNIIKP - branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution “Federal Research Center of Food Systems named after V.M. Gorbatov “RAS 107023, Moscow, Electrozavodskaya st., 20, bldg. 3 E-mail: [email protected] Alla E. Bazhenova VNIIKP - a branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution “Federal Research Center of Food Systems named after V.M. Gorbatov “RAS 107023, Moscow, Electrozavodskaya st., 20, bldg. 3 E-mail: [email protected] Oksana S. Rudenko VNIIKP - a branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution “Federal Research Center of Food Systems named after V.M. Gorbatov “RAS 107023, Moscow, Electrozavodskaya st., 20, bldg. 3 E-mail: [email protected] Maxim V. Osipov VNIIKP - branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution “Federal Research Center of Food Systems named after V.M. Gorbatov “RAS 107023, Moscow, Electrozavodskaya st., 20, building 3 E-mail: [email protected] Mikhail A. Lavrukhin VNIIKP - a branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution “Federal Research Center of Food Systems named after V.M. Gorbatov “RAS 107023, Moscow, Electrozavodskaya st., 20, bldg. 3 E-mail: [email protected] The aim of the study was to assess the effect of the quality of nuts and peanuts and an increase in storage temperature on the safety of glazed sweets with bodies made of praline and praline-type candy masses. The instability of the quality of the incoming raw materials necessitates the control of quality indicators and the establishment of additional requirements for the indicators of microbiological and oxidative deterioration in order to guarantee the specified shelf life. The peroxide number of the fat fraction used as nut raw materials of almonds and peanuts was in the range from 0.2 to 9.0 mmol act.О2/kg, acid number - in the range from 0.6 to 4.0 mg KOH/g. It is shown that an increase in the storage temperature of sweets with shells based on nuts and peanuts from 18 °C to 27 °C leads to an increase in the rate of microbiological processes by 1.2 - 1.5 times. It has been shown that when the ratio of the amount of Quantity of Mesophilic Aerobic and Facultative Anaerobic Microorganisms (QMAFAnM) in the glaze is up to 1.0×102 - 2.0×102 CFU/g and molds up to 1.0×102 CFU/g, the risk of lipolytic changes is minimal during a long period of storage of sweets. To ensure safe levels of microbiological indicators and reduce the risk of lipolytic spoilage of sweets during storage, it was proposed to establish additional requirements for the content of molds in the mass of pralines and pralines, as well as in the glaze - no more than 50 CFU / g.. The obtained patterns make it possible to predict changes in the quality of glazed sweets and can be used to substantiate additional requirements for the quality indicators of the raw materials used in order to reduce the rate of oxidative and microbiological processes and increase the shelf life. Keywords: confectionery, almonds, peanuts, storage, oxidative spoilage, microbiological indicators ХИ ПС №4 – 2021 86

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК References Polyakova, S. P., Pesterev, M. A., & Bazhenova, A.  E. (2018). Metod prognozirovaniya izmeneniya Aleksina, K. S. (2018). Mikroflora orekhov, pryanos- kachestva kakaosoderzhashchikh polufabrika- tei i spetsii [Microflora of nuts, spices and spices]. tov po ikh mikrobiologicheskoi obsemenennosti i Molodezh’ i nauka [Youth and Science], 5, 1. kislotnosti [Method for predicting changes in the quality of cocoa-containing semi-finished prod- Davidovich, E. A. (2011). Vliyanie orekhov na formiro- ucts by their microbiological contamination and vanie potrebitel’skikh svoistv i sroki khraneniya acidity]. In Innovatsionno-tekhnologicheskoe razvi- pralinovykh konfet [The influence of nuts on the tie pishchevoi promyshlennosti - tendentsii, strate- formation of consumer properties and shelf life of gii, vyzovy: Sbornik statei 21-i Mezhdunarodnoi praline sweets]. Pishchevaya i pererabatyvayush- nauchno-prakticheskoi konferentsii [Innovative chaya promyshlennost’. Referativnyi zhurnal [Food and technological development of the food indus- and Processing Industry. Abstract Journal], 2, 407. try - trends, strategies, challenges: Collection of arti- cles of the 21st International Scientific and Practical Eliseeva, L. G., & Yurina, O. V. (2016). Issledovanie ok- Conference] (pp. 203-207). Moscow: FNTs pish- islitel’nykh protsessov v zhirakh orekhov v prot- chevykh sistem im. V. M. Gorbatova RAN. sesse khraneniya [Investigation of oxidative pro- cesses in nut fats during storage]. Voprosy pitaniya Skokan, L. E., & Zharikova, G. G. (2006). Mikrobiologiya [Questions of Nutrition], 85(S2), 24-25. osnovnykh vidov syr’ya i polufabrikatov v proizvodstve konditerskikh izdelii [Microbiology of the main types of Eliseeva, L. G., Eliseev, M. N., & Yurina, O. V. (2017). raw materials and semi-finished products in the pro- Izuchenie sravnitel’noi kharakteristiki pishchev- duction of confectionery]. Moscow: DeLi print. oi tsennosti orekhov s tsel’yu ustanovleniya po- tentsial’nykh riskov okislitel’noi porchi na etapa- Tkeshelashvili, M. E., Bobozhonova, G. A., & kh tovarodvizheniya [The study of the comparative Sorokina, A. V. (2020). Razrabotka konfet tipa as- characteristics of the nutritive value of nuts in or- sorti povyshennoi pishchevoi tsennosti i sokhra- der to establish the potential risks of oxidative nyaemosti [Development of assorted candies with spoilage at the stages of commodity circulation]. increased nutritional value and preservation]. Tovaroved prodovol’stvennykh tovarov [Commodity Khranenie i pererabotka sel’khozsyr’ya [Storage and Expert of Food Products], 10, 10-15. Processing of Farm Products], 4, 139-151. https:// doi.org/10.36107/spfp.2020.319 Kondrat’ev, N. B. (2015). Otsenka kachestva konditer- skikh izdelii. Povyshenie sokhrannosti konditerski- Turovskaya, S. N., Galstyan, A. G., Petrov, A. N., kh izdelii [Assessment of the quality of confection- Radaeva, I. A., Illarionova, E. E., Semipyatnyi, V. K., ery. Improving the preservation of confectionery]. & Khurshudyan, S. A. (2018). Obzor. Bezopasnost’ Moscow: Pero. molochnykh konservov kak integral’nyi kriterii ef- fektivnosti ikh tekhnologii. Rossiiskii opyt [Review. Oleinikov, A. Ya., Aksenova, L. M., & Magomedov, G. O. Safety of canned milk as an integral criterion for the (2010). Tekhnologiya konditerskikh izdelii effectiveness of their technology. Russian experi- [Confectionery technology]. S-Petersburg: RAPP. ence]. Pishchevye sistemy [Food Systems], 1(2), 29-54. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2018-1-2-29-54 Pavlova, I. V., Koblitskaya, M. B. (2016). Issledovanie vliyaniya zhirnokislotnogo sostava konditerskikh Gong, A., Shi, A., Liu, H., Yu, H., Liu, L., Lin, W., & zhirov dlya nachinok konfet na skorost’ migratsii Wang, Q. (2018). Relationship of chemical proper- zhidkoi zhirovoi fazy [Issledovaniye vliyaniya zhir- ties of different peanut varieties to peanut butter nokislotnogo sostava konditerskikh zhirov dlya storage stability. Journal of Integrative Agriculture, nachinok konfet na skorost’ migratsii zhidkoy zhi- 17(5), 1003-1010. https://doi.org/10.1016/S2095- rovoy fazy]. Vestnik VNIIZh [Bulletin of the Scientific 3119(18)61919-7 Research Institute of Railway Transport], 1-2, 23-25. Guerrand, D. (2017). Lipases industrial applica- Pokrovskii, N. V., Merkulova, E. G., & Gorbach, D. A. tions: Focus on food and agroindustries. Oilseeds (2016). Osobennosti khraneniya muchnykh kon- and fats, Crops and Lipids, 24(4), 1-7. https://doi. diterskikh izdelii [Features of storing flour confec- org/10.1051/ocl/2017031 tionery]. Vestnik OrelGIET [Bulletin of the Oryol State University of Economics and Trade], 4, 121-123. Liu, K., Liu, Y., & Chen, F. (2019). Effect of stor- age temperature on lipid oxidation and chang- Polyakova, S. P., Bazhenova, A. E., & Pesterev, M. A. es in nutrient contents in peanuts. Food Science & (2018). Analiz protsessov formirovaniya mikro- Nutrition, 7(7), 2280-2290. https://doi.org/10.1002/ bioty dlya obespecheniya kachestva i bezopasno- fsn3.1069 sti konditerskoi produktsii [Analysis of microbio- ta formation processes to ensure the quality and Nascimento, M. S., Carminati, J. A., Silva, I. C. R. N., safety of confectionery products]. Konditerskoe Silva, D. L., Bernardi, A. O., & Copetti, M. V. (2018). i khlebopekarnoe proizvodstvo [Confectionery and Salmonella, escherichia coli and enterobacteriace- Bakery Production], 7-8, 6-10. ХИ ПС №4 – 2021 87

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК ae in the peanut supply chain: From farm to table. Talbot, G. (2014). Fats for chocolate and sugar con- Food Research International, 105, 930-935. https:// fectionery. In S. T. Beckett, M. S. Fowler, G. R. doi.org/10.1016/j.foodres.2017.12.021 Ziegler (Eds.) Fats in food technology (pp. 153-184). Purr, I. A. (1962). Detection of lipase activity. Revue Wiley Blackwell, West Sussex, UK. https://doi. Int. Choc, 17, 567. org/10.1002/9781118923597.ch7 ХИ ПС №4 – 2021 88

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК УДК - 615.252.349.7 https://doi.org/10.36107/spfp.2021.267 Исследование фитохимической платформы ряда растений, обладающих антидиабетическим эффектом Гиёсзода Асомуддин Негосударственное образовательное учреждение «Медицинский колледж» района М. С. Хамадони Адрес: 735140 Таджикистан, Хатлонская область, р.M.C.A. Хамадони ул. Сомони, д. 26 E-mail: [email protected] Степанова Элеонора Федоровна Пятигорский медико-фармацевтический институт – филиал ФГБОУ ВО ВолгГМУ Минздрава России Адрес: 3573352, Ставропольский край, г. Пятигорск, пр. Калинина, д. 11 E-mail: [email protected] Шаропов Фарух Сафолбекович Научно-исследовательское учреждение «Китайско-таджикский инновационный центр натуральных продуктов», Национальная Академия Наук Республики Таджикистан Адрес: 734063, Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни 299/2, E-mail: [email protected] Бобизода Гуломкодир Мукаммал Академия образования Таджикистана Адрес: 734024, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, д. 126 Е-mail: [email protected] Назаров Умар Абдусаломович ООО «Медицинский колледжа Хамадони» Адрес: 735140 Республика Таджикистан, Хатлонская обл. район М.С. А Хамадони ул. Сомони, д. 26 Е-mail: [email protected] Одной из актуальнейших проблем современного здравоохранения является лечение и профилактика сахарного диабета, который представляет собой сложное системное заболевание с комплексом обменных изменений, что в конечном итоге может привести к поздним диабетическим осложнениям. Это ставит диабет в ряд острейших медико-социальных проблем, требующих постоянного внимания и, конкретных решений; в том числе создания оригинальных лекарственных средств эффективных и безопасных. В статье рассматривается один из аспектов проблемы – лечение и профилактика сахарного диабета с использованием фитокомпозиции, составленной на базе растений отечественной флоры. Компоненты состава – растения, произрастающие в Таджикистане и имеющие гарантированную. сырьевую базу. А так как в последнее время вырос интерес к лечению сахарного диабета в связи с появлением коронавирусной инфекции и её последствиями, то актуальность данного фрагмента отчётливо выражена. И особенно привлекательно то обстоятельство, что исследуется с этой целью именно природная комбинация, которая имеет оригинальный состав. Предлагаемый комплекс в форме сухих экстрактов проявил сахароснижающую активность. В связи с этим были выполнены фитохимические исследования в отношении полифенольного комплекса и витамина С, показавшие положительный результат. Данные исследования были проведены с использованием спектрофотометра. В качестве доминанты по фармакологическим показателям была выбрана солодка: при этом был определен тритерпеновый комплекс с преобладанием глицирризиновой кислоты, влияющий на антидиабетический эффект, который был апробирован и доказан, в свою очередь, на модели сахарного диабета. При определении глицирризиновой кислоты в сухом экстракте, ее количество составило 6,197%. Таким образом, было подтверждено наличие в исследуемой фитокомпозиции, состоящей из ХИ ПС №4 – 2021 89

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК сухих экстрактов солодки, галеги, липы, крапивы, мяты, шиповника, полифенольного комплекса и витамина С, а также отмечена значимая роль в этом комплексе солодки голой. Ключевые слова: сухие экстракты, галега, солодка, липа, мята, шиповник, крапива, флавоноиды, тритерпеноиды, глицирризиновая кислота, аскорбиновая кислота, спектрофотометрия Введение Их гипогликемический эффект обеспечен ком- плексом действующих компонентов, среди кото- Сахарный диабет занимает одну из драматиче- рых выделяется прежде всего фенольная группа и ских страниц мировой медицины. В последние особенно в сочетании с тритерпеноидами, реже – годы проблема сахарного диабета обострилась, а алкалоидами, и, конечно, витаминным комплек- в настоящее время стала еще более выраженной сом и органическими кислотами. (Ишанкулова, в связи с появлением короновирусной инфекции, 2014; Абжалелов и др., 2016). которая усилила внимание ученых и врачей-кли- ницистов к этому заболеванию, т.к. диабетики Материалы и методы исследования оказались, прежде всего, в зоне наибольшего ри- ска, а сочетание диабета с вирусной инфекцией Объекты исследования: имело очень тяжелые последствия. По данным Международной диабетической федера- Сухие экстракты галеги, солодки. ции (JDF) число «диабетиков» во всем мире состав- ляет значительно большие - 300 миллионов, и цифра Исходные растения (галега, солодка) обладают эта имеет тенденцию к росту. Разносторонних ис- выраженным противодиабетическим действием, следований в области сахарного диабета немало поэтому они предполагаются как доминирующие и, прежде всего, отечественных: это и работы И.И. компоненты в данном составе (Нуралиева & Чал- Дедова, А.В. Древаля, Ю.И. Сунцова и других авто- данбаева 2005; Егоров & Куркин, 2013) ров. Однако большинство из них касаются вопросов клинического и фармакологического плана. Адек- Сухие экстракты липы, мяты, шиповника, кра- ватность же терапии сахарного диабета по-прежне- пивы носят сопутствующий характер: широко му остается самым актуальным вопросом, так как используетсяв различных комплексных фитосо- гипергликемия является пусковым моментом мно- ставах, обладающих различными лечебно-профи- гих патогенетических механизмов, способствующих лактическими свойствами. (Громовая и др., 2009, развитию сосудистых осложнений. Нуралиева & Чалданбаева, 2005; Балаболкин и др., 2003, Анварова, 2011). Это является веским обоснованием для необходи- мости разработки оригинальных отечественных Оборудование лекарственных средств, представляемых в виде ра- циональных и комфортных лекарственных форм, Фотоколориметр КФК – 2МП. Использовались сте- способствующих нивелированию побочных эф- клянные кюветы с толщиной слоя 1 см. фектов и усилению гипогликемического действия. (Сунцов и др. 2011; Дедов и др., 2008; Хин & Бен, Спектрофотометр UV – 1800 CHUMATZU – Япония. 2011; Бернард, 2011; Гиёсзода и др., 2020). Все это делает актуальным создание оригинальных оте- Методы и инструменты чественных лекарственных средств, в том числе и на основе природных соединений (Дедов и др., Реактивы. Использовались: аскорбиновая кислота, 2021, Асфандиярова, 2015, Дмитрук, 1990). Прио- рутин, хлорид алюминия, кристалический йод, йо- ритетными группами лекарственных растений в дид калия, этиловый спирт, вода очищенная были отношении лечения и профилактики сахарного ди- с аналитической или высокой степени чистоты, абета являются представители семейства Бобовых фирмы Алдрих (Aldrich), и Мерк (Merck), Герма- (Fabacea), Розоцветных (Rosaceae) и других. (Хаби- ния. брахманова, и др., 2016, Попов и др. 2016). Нали- чие и значительные количества этих действующих Методы анализа компонентов в рассматриваемых фитообъектах подтверждают возможность и целесообразность С помощью традиционных методик проводили: их использования в качестве составляющего ком- Определение аскорбиновой кислоты. Содержание плекса в соответствующих лекарственных формах. аскорбиновой кислоты определяли методом йо- ХИ ПС №4 – 2021 90

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК дометрии, по Европейской фармакопее. Навеску раствор экстракта (0,4 мг/мл) или стандартного экстракта (0,150 г) растворили в 10 мл разбавлен- раствора смешивали с 2 мл 2% раствора AlCl3. По- ной серной кислоты и 80 мл воды без диоксида глощение измеряли при 440 нм. В качестве стан- углерода. Добавили 1 мл 1% раствора крахмала. дарта выбрали рутин (ч.д.а.). Калибровочную Затем подвергали титрованию 0,05 М йода до по- кривую строили в зависимости от концентраций лучения стойкого фиолетово-синего окрашива- рутина (от 10 до 400 мкг/мл) и оптической плот- ния. Использовали 1 мг / мл витамина С в качестве ности раствора. стандартного раствора. Определение общей суммы флавоноидов. Исследования проводили методом В итоге был построен калибровочный график (Ри- калориметрии на фотоколориметре КФК-2 МП сунок 1), по результатам которого проводился ко- (стеклянные кюветы с толщиной слоя 1 см). 3 мл личественный анализ. Рисунок 1. Калибровочный график зависимости концентрации рутина из оптической плотности Процедура исследования Таблица 1 Состав исследуемых композиций Фитохимические исследования выполнялись со- гласно существующим официальным методикам. Соотношение компонентов, % (ФС,ГФ XIV 2,5.0040.15.) Посвящены количествен- ному определению важных для стандартизации Состав Галега Солод- Липа Мята Ши- Кра- разрабатываемых лекарственных форм показате- ка повник пива лей. Сконструированы составы, в которые в опре- деленных соотношениях входили сухие экстракты 1 60 30 10 - - - таких растений как галега, солодка, липа, мята, шиповник, крапива. Соответствующие сухие экс- 2 10 60 - 30 - - тракты с нелимитированным верхним пределом были получены традиционно: получение первич- 3 10 10 - - 40 40 ной вытяжки (1-ый технологический этап экстра- ции) проводили двухступенчатой ремацерацией. Оказалось, что представленные составы облада- Далее шли также традиционные этапы: ют выраженной сахароснижающей активностью (Ишанкулова, 2014; Ишанкулова и др., 2017; Ша- – получение извлечения; рофова и др., 2017). – очистка извлечения; – сгущение извлечения; Изучение гипогликемической активности прово- – высушивание извлечения до сухого экстракта. дили следующим образом: животным с моделью сахарного диабета 2 типа однократно вводили Составы исследуемых композиций приведены в исследуемые препараты и измеряли уровень глю- Таблице 1. козы в крови до введения и через 60, 120, 180, 360 минут после введения. Выполняли тест на ре- зистентность глюкозы на 1, 7 и 14 сутки введения исследования препаратов. После однократно- го введения исследуемых составов наблюдалось ХИ ПС №4 – 2021 91

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК выраженное снижение концентрации глюкозы, маточной жидкостью переносили на фильтр, по- которая была наиболее выражена через 60 ми- мещенный в воронку Бюхнера, и жидкость отса- нут и сохранялась на протяжении всего време- сывали. Стакан и фильтр с осадком промывали ни измерения. (Ишанкулова, 2014, Ишанкулова 50 мл ацетона в 3 – 4 приема. Осадок с филь- и др., 2017) тром переносили в стакан, в котором произво- дилось осаждение, и растворяли в 50 мл воды. При этом выбор и соотношение компонентов в Полученный раствор количественно переноси- нашей комплексной фитосубстанции был обосно- ли в мерную колбу вместимостью 250 мл. Фильтр ван их антидиабетической активностью (Балабол- несколько раз промывали небольшими порция- кин, 2003; Громовая, 2008; Киселева & Смирнова, ми воды и присоединяли их к основному раство- 2009; Корсун, 2016) ру. Доводили объем раствора до метки (раствор А). 3,0 мл раствора А помещали в мерную кол- Результаты и их обсуждение бу вместимостью 50 мл и доводили объем рас- твора водой до метки (раствор Б). Оптическую Было показано, что выбранные фитообъекты со- плотность раствора Б измеряли на спектрофото- держат значительные количества витамина С и метре (UV-1800 CHUMATZU – Япония) при дли- флавоноидов. Соответствующие сведения были не волны 258 нм в кювете с толщиной слоя в 10 подтверждены экспериментально. Данные про- мм, в качестве раствора сравнения использова- веденных фитохимических исследований пред- ли воду. Содержание глицирризиновой кислоты ставлены в Таблице 2. в абсолютно сухом сырье в процентах (Х) вычис- ляем по формуле: Учитывая наиболее выраженные количественные X = (A · 822 · 250 · 50 · 100)/(a · 3 · 11000 · 1000) показатели суммы флавоноидов, далее мы акцен- тировали внимание на экстракте солодки. Опре- где: А – оптическая плотность раствора Б; а – на- деление глицерризиновой кислоты проводили веска сырья, г; 822 – молекулярная масса глицир- согласно существующей методики с некоторыми ризиновой кислоты; 11000 – молярный показатель коррективами. поглощения. Аналитическую пробу сырья измельчали до ве- X = (3,961 · 822 · 250 · 50 · 100)/(2,0094 · 3  личины частиц, проходящих сквозь сито с от- 11000 · 1000) = 61,377 гр/л (6,137 %) верстиями размером 0,2 мм. Около 2,0 г (точная навеска) измельченного сырья помещали в ко- Количество глицирризиновой кислоты в экстракте ническую колбу вместимостью 150 мл, прибавля- корней солодки голой составляет 6,137%, что со- ли 20 мл ацетонового раствора азотной кислоты ответствует норме ФС.ГФ.2.5.0040.15. 3 % и смесь оставляли на 1 ч при частом и силь- ном перемешивании. Извлечение фильтровали Таблица 2 в цилиндр вместимостью 100 мл, промывали 10 Содержание витамина С и общая сумма флавонои- мл ацетона и фильтровали через тот же фильтр. дов в экстрактах исследуемых растений В колбу с сырьем прибавляли еще 20 мл аце- тона, которым одновременно смывали сырье Название Содержание Общая сумма с фильтра, и смесь кипятили с обратным холо- экстракта витамин С флавоноидов, дильником на водяной бане в течение 5 мин. Из- мг ЭР*/грамм влечение фильтровали через тот же фильтр в тот мг/грамм % же цилиндр. Экстракцию горячим ацетоном по- экстракта экстракта вторяли: еще 2 раза, промывали ацетоном до тех пор, пока объем в цилиндре не достиг 100 мл. Из- Солодки 12,15 1,215 189,0625 влечение из цилиндра выливали в стакан вме- 292,1875 стимостью 200 мл. Цилиндр ополаскивали 40 мл Липы 16,53 1,65 спирта, который затем выливали в тот же ста- 176,5625 кан. Далее по каплям при интенсивном помеши- Галега 12,67 1,27 76,5625 вании добавляли аммиака концентрированный раствор до появления обильного светло желтого Шиповник 45,85 4,59 60,9375 творожистого осадка (рН 8,3 - 8,6 устанавливали 110,9375 потенциометрически или по порозовению влаж- Крапива 12,15 1,22 ной фенолфталеиновой бумаги). Осадок вместе с Мята 15,47 1,55 *эквивалент рутина Данные свидетельствуют о целесообразности ис- пользования рассматриваемых фитообъектов в комплексном лекарственном средстве соответ- ствующего целевого профиля. ХИ ПС №4 – 2021 92

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Рисунок 2. УФ спектр глицирризиновой кислоты при длине волны 258 нм составлет – 2,297 Выводы Анварова, Ш. С. (2011). Новые подходы к лечению сахарного диабета 2 типа. В Сборник матери- Таким образом, показано, что все компоненты, алов НПК ТГМУ им. Абуали ибни Сино, посвящ. рекомендуемые в качестве составляющих анти- 20-летию гос. независимости РТ (с. 123-124). диабетической фитокомпозиции, содержат поли- Душанбе. фенольный комплекс и витамин С. Асфандиярова, Н. С. (2015). Смертность при са- Что касается несомненно доминирующей состав- харном диабете. Сахарный диабет, 18(4), 12-21. ляющей экстракта корней солодки голой, то в нем https://doi.org/10.14341/DM6846 содержатся также тритерпеноид – глицирризи- новая кислота в достаточном количестве, что и Балаболкин, М. И., Никишова, М. С., Волкова, А. К., предполагает обеспечение антидиабетическо- Недосугова, Л. В., Белоярцева, М. Ф., Зуе- го эффекта, а также характеризует возможность ва,  М.  В., Цапенко, И. В., Беглярова, А. С., & использвать полученные результаты для после- Рудько, И. А. (2003). Применение антиоксидан- дующей стандартизации разрабатываемых ле- тов из группы флавоноидов в лечении диабе- карственных форм антидиабетического действия. тической ретинопатии при сахарном диабе- те типа 2. Проблемы эндокринологии, 49(3), 3-6. Литература https://doi.org/10.14341/probl11577 Абжалелов, Б. Б., Кужамбердиева, С. Ж., Асе- Гиёсзода, А., Степанова, Э. Ф., Огай, М.  А., Сторо- мов,  А.  Б., & Мустафа, А. Т. (2016). Получение женко, С. Е., Веселова, О. Ф., Морозов,  Ю.  А., глицирризиновой кислоты из солодкового кор- Макиева, М. С., Морозова, Е.  В., Бутенко,  Л.  И., ня. Международный журнал экспериментального Сливкин, А. И., & Беленова,  А.  И. (2021). Ис- образования, 5-1, 100-104. следование сахароснижающей активности фи- токомпозиций антидиабетической направ- ленности действия. Вестник Воронежского государственного университета. Химия. Биоло- гия. Фармация, 4, 96-104. ХИ ПС №4 – 2021 93

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Гиёсзода, А., Степанова, Э. Ф., Стороженко, С.  Е., Корсун, В. Ф. (2016). Фитотерапия против диабе- Веселова, О. Ф., & Кищенко, В. М. (2020). та. М.: Центрполиграф. Исследование фитокомпозиций антидиабети- ческого действия из растений, произрастающих Нуралиева, Ж. С., & Чалданбаева, А. К. (2005). в Таджикистане. Наука и инновация, 4, 162-170. Создание комплексных лекарственых пре- паратов целенаправленного лечебного дей- Громовая, В. Ф. , Шаповал, Г. С., Миронюк, И.  Е., ствия растительного происхождения. Здраво- & Нестюк, Н. В. (2008). Антиоксидантные охранение Кыргызстана, 1, 24-26. свойства лекарственных растений. Химико- фармацевтический журнал, 42(1), 26-29. https:// Попов, А. И., Дементьев, Ю. Н., & Шайдулина, Т. Б. doi.org/10.30906/0023-1134-2008-42-1-26-29 (2016). Растения и сахарный диабет. Вестник Кемеровского государственного сельскохозяй- Дедов, И. И., Шестаков, Ю. И., & Сунцов, М. (2008). Са- ственного института, 6, 94-102. харный диабет в России: Проблемы и решения. М. Садыков, Ю. Д. (1999). Динамика накопления ал- Дедов, И. И., Шестакова, М. В., Викулова, О. К., колоидов в некоторых растениях Памира и Железнякова, А. В., & Исаков, М. А. (2021). фармакологическая активность выделенных Эпидемиологические характеристики сахарно- соединений. В Сборник научных статей науч- го диабета в РФ: клинико-статистический ана- но-исследовательского института питания лиз по данным федерального регистра сахар- (вып. 5, с. 76-82). Душанбе: Государственный ного диабета на 01.01.2021. Сахарный диабет, научно-исследовательский институт питания. 24(3), 204-221. https://doi.org10.14341/dm12759 Сунцов, Ю. И., Болотская, Л. Л., Маслова, О. В., & Джафарова, Р. Э. (2013). Изучение фармакологиче- Казаков, И. В. (2011). Эпидемиология сахарно- ского действия фитокомплекса «Антидиабет» и го диабета и прогноз его распространенности в экстрактов растительного происхождения. Азер- Российской Федерации. Сахарный диабет, 14(1), байджанский медицинский журнал, 2, 110-116. 15-18. https://doi.org/10.14341/2072-0351-6245 Дмитрук, С. Е. (1990). Биологически активные ве- Сунцов, Ю. И., Кудрякова, С. В., & Болотская, Л. Л. щества лекарственных растений. Новосибирск: (2002). Значение Государственного регистра Наука. больных сахарным диабетом в развитии диа- бетологической службы. Сахарный диабет, 5(1), Егоров, М. В., & Куркин, В. А. (2011). Совер- 28-31. https://doi.org/10.14341/2072-0351-5850 шенствование методов стандартизации корней солодки. Известия Самарского научного центра Фогт, В. П., & Степанова, Т. А. (2007). Содержание Российской академии наук, 13(1), 1992-1995. флавоноидов в противодиабетическом экс- тракте. Фармация, 4, 24-25. Ишакулова, Б. А., Юлдашева, У. П., & Урушева, У. П. (2013). Сравнительная характеристика некото- Хабибрахманова, В. Р., Халед, Ш. М., Габд- рых сахароснижающих растений Таджикистана рахманова,  А.  Р., & Сысоева, М. А. (2016). и синтетических сборов на их основе. Вестник Переработка шрота корня солодки. II Тритер- Авиценны, 1, 121-125. пеноидные и флавоноидные вещества этаноль- ных экстрактов. Химия растительного сырья, 2, Ишанкулова, Б. А. (2014). Сравнительная фарма- 97-102. https://doi.org/10.14258/jcprm.2016021121 кология некоторых сахароснижающих расте- ний Таджикистана. Известия Академии наук Хин, П., & Бен, Б. О. (2011). Сахарный диабет. Республики Таджикистан. Отделение физи- Диагностика, лечение, контроль заболевания. ко-математических, химических, геологических и М.: Гэотар-Медиа. технических наук, 2, 70-76. Чекина, Н. А., Чукаев, С. А., & Николаев, С. М. Ишанкулова, Б. А., Юлдашева, У. П., & (2010). Сахарный диабет: Возможности фар- Урунова,  М.  В. (2017). Сахароснижающие свой- макотерапии с использованием средств расти- ства некоторых лекарственных растений тад- тельного происхождения. Вестник Бурятского жикистана (в эксперименте). Вестник КГМА им. государственного университета, 12, 71-78. И. К. Ахунбаева, 5, 59-63. Шарофова, М. У., Нуралиев, Ю. Н., & Сагдиева Ш. С. Киселева, Т. Л., & Смирнова, Ю. А. (2009). (2017). Особенности взаимосвязей фитохи- Лекарственные растения в мировой медицинской мического состава антидиабетических ле- практике: Государственное регулирование но- карственных растений с их лечебными свой- менклатуры и качества. М.: Профессиональной ствами. Вопросы биологической, медицинской и ассоциации натуротерапевтов. фармацевтической химии, 20(5), 41-48. ХИ ПС №4 – 2021 94

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Investigation of the Phytochemical Platform of Some Plants with Antidiabetic Effect Asomuddin Giyoszoda Non-state educational institution“Medical College” of the M.S. Hamadoni district candidate of biological sciences 735140 Tajikistan Khatlon region R.M.C.A. Hamadoni 26 Somoni street E-mail: [email protected] Eleanora F. Stepanova Pyatigorsk  Medical  Pharmaceutical  Institute  — Branch  of  Volgograd  State  Medical  University Kalinin Ave.11, Pyatigorsk, Stavropol Territory, 3573352, Russian Federation E-mail: [email protected] Farukh S. Sharopov Research Institution “Chinese-Tajik Innovation Center for Natural Products”, National Academy of Sciences Aini 299/2, Dushanbe 734063, Tajikistan, E-mail: [email protected] Gulomkodir M. Bobizoda Academy of Education of Tajikistan, 126 Aini Street, Dushanbe, 734024, Republic of Tajikistan E-mail: Umar A. Nazarov Medical College LLC 735140 Republic of Tajikistan. Khatlon region M. S. A Hamadoni district 26 Somoni Street E-mail: [email protected] The article considers one of the aspects of the problem - the treatment and prevention of diabetes mellitus using a phytocomposition compiled on the basis of plants of the domestic flora. The components of the composition are plants growing in Tajikistan and having a reliable raw material base. And since interest in the treatment of diabetes mellitus has recently grown due to the appearance of coronavirus infection and its consequences, the relevance of this fragment is clearly expressed. And especially attractive is the fact that it is the natural composition that is being investigated for this purpose, which is also distinguished by its novelty. The proposed complex in the form of dry extracts showed hypoglycemic activity. In this regard, phytochemical studies were performed on the polyphenol complex and vitamin C, which showed a positive result. These studies were carried out using a spectrophotometer. Licorice was chosen as the dominant pharmacological indicator: at the same time, a triterpene complex with a predominance of glycyrrhizic acid was determined, affecting the antidiabetic effect, which was tested and proved, in turn, on a model of diabetes mellitus. It turned out that the content of glycyrrhizic acid in the dry extract is 6,197%. Thus, the presence in the studied phytocomposition consisting of dry extracts of licorice, galega, linden, nettle, mint, rosehip, polyphenolic complex and vitamin C was confirmed, and a significant role in this complex of licorice was noted. Keywords: dry extracts, galega, licorice, linden, mint, rosehip, nettle, flavonoids, triterpenoids, glycyrrhizic acid, ascorbic acid, spectrophotometry. References kisloty iz solodkovogo kornya [Getting glycyrrhizic acid from licorice root]. Mezhdunarodnyi zhurnal eks- Abzhalelov, B. B., Kuzhamberdieva, S. Zh., Asemov, A. B., perimental’nogo obrazovaniya [International Journal of & Mustafa, A. T. (2016). Poluchenie glitsirrizinovoi Experimental Education], 5-1, 100-104. ХИ ПС №4 – 2021 95

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Anvarova, Sh. S. Novye podkhody k lecheniyu sakhar- ki [Improving methods for standardizing lic- nogo diabeta 2 tipa [New approaches to the treat- orice roots]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo ment of type 2 diabetes]. V Sbornik materialov NPK tsentra Rossiiskii akademii nauk [Bulletin of the TGMU im. Abuali ibni Sino, posvyashch. 20-letiyu Samara Scientific Center of the Russian Academy of gos. nezavisimosti RT [Collection of materials of the Sciences], 13(1), 1992-1995. NPK TSMU named after Abuali ibni Sino, dedicat- Fogt, V. P., & Stepanova, T. A. (2007). Soderzhanie ed. 20th anniversary of the state Independence of the flavonoidov v protivodiabeticheskom ekstrak- Republic of Tatarstan] (pp. 123-124). Dushanbe. te [Flavonoid content in antidiabetic extract]. Farmatsiya [Pharmacy], 4, 24-25. Asfandiyarova, N. S. (2015). Smertnost’ pri sakharnom Gieszoda, A., Stepanova, E. F., Ogai, M. A., Sto- diabete [Mortality in diabetes mellitus]. Sakharnyi rozhenko, S. E., Veselova, O. F., Morozov, Yu.  A., diabet [Diabetes Mellitus], 18(4), 12-21. https://doi. Makieva, M. S., Morozova, E. V., Butenko, L. I., org/10.14341/DM6846 Slivkin, A. I., & Belenova, A. I. (2021). Issledovanie sakharosnizhayushchei aktivnosti fitokompozitsii Balabolkin, M. I., Nikishova, M. S., Volkova,  A.  K., antidiabeticheskoi napravlennosti deistviya [Study Nedosugova, L. V., Beloyartseva, M. F., Zueva, M. V., of hypoglycemic activity of antidiabetic phyto- Tsapenko, I. V., Beglyarova, A. S., & Rud’ko, I. A. compositions of action]. Vestnik Voronezhskogo (2003). Primenenie antioksidantov iz gruppy fla- gosudarstvennogo universiteta. Khimiya. Biologiya. vonoidov v lechenii diabeticheskoi retinopatii pri Farmatsiya [Bulletin of the Voronezh State sakharnom diabete tipa 2 [The use of antioxidants University. Chemistry. Biology. Pharmacy], 4, 96-104. from the flavonoid group in the treatment of di- Gieszoda, A., Stepanova, E. F., Storozhenko, S. E., abetic retinopathy in type 2 diabetes mellitus]. Veselova, O. F., & Kishchenko, V. M. (2020). Problemy endokrinologii [Problems of Endocrinology], Issledovanie fitokompozitsii antidiabetichesk- 49(3), 3-6. https://doi.org/10.14341/probl11577 ogo deistviya iz rastenii, proizrastayushchikh v Tadzhikistane [Research of phytocomposi- Chekina, N. A., Chukaev, S. A., & Nikolaev, S. M. tions of antidiabetic action from plants growing (2010). Sakharnyi diabet: vozmozhnosti farma- in Tajikistan]. Nauka i innovatsiya [Science and koterapii s ispol’zovaniem sredstv rastitel’nogo Innovation], 4, 162-170. proiskhozhdeniya [Diabetes mellitus: the possibil- Gromovaya, V. F. , Shapoval, G. S., Mironyuk, I. E., & ities of pharmacotherapy using herbal remedies]. Nestyuk, N. V. (2008). Antioksidantnye svoistva Vestnik Buryatskogo gosudarstvennogo universite- lekarstvennykh rastenii [Antioxidant properties of ta [Bulletin of the Buryat State University], 12, 71-78. medicinal plants]. Khimiko-farmatsevticheskii zhur- nal [Chemical and Pharmaceutical Journal], 42(1), Dedov, I. I., Shestakov, Yu. I., & Suntsov, M. (2008). 26-29. https://doi.org/10.30906/0023-1134-2008- Sakharnyi diabet v Rossii: Problemy i resheni- 42-1-26-29 ya [Diabetes mellitus in Russia: Problems and solu- Ishakulova, B. A., Yuldasheva, U. P., & Urusheva, U. P. tions]. Moscow. (2013). Sravnitel’naya kharakteristika nekotorykh sakharosnizhayushchikh rastenii Tadzhikistana i Dedov, I. I., Shestakova, M. V., Vikulova, O. K., sinteticheskikh sborov na ikh osnove [Comparative Zheleznyakova, A. V., & Isakov, M. A. (2021). characteristics of some sugar-lowering plants Epidemiologicheskie kharakteristiki sakharnogo in Tajikistan and synthetic collections based on diabeta v RF: kliniko-statisticheskii analiz po dan- them]. Vestnik Avitsenny [Avicenna Bulletin], 1, 121- nym federal’nogo registra sakharnogo diabeta na 125. 01.01.2021 [Epidemiological characteristics of di- Ishankulova, B. A. (2014). Sravnitel’naya farmakologi- abetes mellitus in the Russian Federation: clini- ya nekotorykh sakharosnizhayushchikh rastenii cal and statistical analysis according to the Federal Tadzhikistana. Izvestiya Akademii nauk Respubliki Register of Diabetes Mellitus as of 01.01.2021]. Tadzhikistan [Comparative pharmacology of some Sakharnyi diabet [Diabetes Mellitus], 24(3), 204- sugar-lowering plants of Tajikistan]. Otdelenie 221. https://doi.org10.14341/dm12759 fiziko-matematicheskikh, khimicheskikh, geolog- icheskikh i tekhnicheskikh nauk [Proceedings of the Dmitruk, S. E. (1990). Biologicheski aktivnye veshchest- Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan. va lekarstvennykh rastenii [Biologically active sub- Department of Physical and Mathematical, Chemical, stances of medicinal plants]. Novosibirsk: Nauka. Geological and Technical Sciences], 2, 70-76. Ishankulova, B. A., Yuldasheva, U. P., & Urunova, M. V. Dzhafarova, R. E. (2013). Izuchenie farmakologich- (2017). Sakharosnizhayushchie svoistva nekoto- eskogo deistviya fitokompleksa «Antidiabet» i ek- rykh lekarstvennykh rastenii tadzhikistana (v ek- straktov rastitel’nogo proiskhozhdeniya [Study of the pharmacological action of the phytocom- plex “Antidiabet” and extracts of plant origin]. Azerbaidzhanskii meditsinskii zhurnal [Azerbaijan Medical Journal], 2, 110-116. Egorov, M. V., & Kurkin, V. A. (2011). Sovershen- stvovanie metodov standartizatsii kornei solod- ХИ ПС №4 – 2021 96

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК sperimente) [Sugar-lowering properties of some of the Kemerovo State Agricultural Institute], 6, 94- medicinal plants of Tajikistan (in the experi- 102. ment)]. Vestnik KGMA im. I. K. Akhunbaeva [Bulletin Sadykov, Yu. D. (1999). Dinamika nakopleniya alkoloi- of the I. K. Akhunbayev KSMU], 5, 59-63. dov v nekotorykh rasteniyakh Pamira i farmako- Khabibrakhmanova, V. R., Khaled, Sh. M., logicheskaya aktivnost’ vydelennykh soedinenii Gabdrakhmanova, A. R., & Sysoeva, M. A. [The dynamics of the accumulation of alkaloids in (2016). Pererabotka shrota kornya solodki. II some plants of the Pamirs and the pharmacologi- Triterpenoidnye i flavonoidnye veshchestva eta- cal activity of the isolated compounds]. In Sbornik nol’nykh ekstraktov [Processing of licorice root nauchnykh statei nauchno-issledovatel’skogo insti- meal. II Triterpenoid and flavonoid substanc- tuta pitaniya [Collection of scientific articles of the es of ethanol extracts]. Khimiya rastitel’nogo Research Institute of Nutrition] (vol. 5, pp. 76-82). syr’ya [Chemistry of Plant Raw Material], 2, 97-102. Dushanbe: Gosudarstvennyi nauchno-issledova- https://doi.org/10.14258/jcprm.2016021121 tel’skii institut pitaniya. Khin, P., & Ben, B. O. (2011). Sakharnyi dia- Sharofova, M. U., Nuraliev, Yu. N., & Sagdieva, Sh. S. bet. Diagnostika, lechenie, kontrol‘ zabolevaniya (2017). Osobennosti vzaimosvyazei fitokhimich- [Diabetes mellitus. Diagnosis, treatment, control of eskogo sostava antidiabeticheskikh lekarstvenny- the disease]. Moscow: Geotar-Media. kh rastenii s ikh lechebnymi svoistvami [Features Kiseleva, T. L., & Smirnova, Yu. A. (2009). of interrelations of phytochemical composition of Lekarstvennye rasteniya v mirovoi meditsinskoi prak- antidiabetic medicinal plants with their medici- tike: Gosudarstvennoe regulirovanie nomenklatury i nal properties]. Voprosy biologicheskoi, meditsinskoi kachestva [Medicinal plants in world medical prac- i farmatsevticheskoi khimii [Questions of Biological, tice: State regulation of nomenclature and quality]. Medical and Pharmaceutical Chemistry], 20(5), 41-48. Moscow: Professional’noi assotsiatsii naturotera- Suntsov, Yu. I., Bolotskaya, L. L., Maslova, O. V., & pevtov. Kazakov, I. V. (2011). Epidemiologiya sakhar- Korsun, V. F. (2016). Fitoterapiya protiv diabeta nogo diabeta i prognoz ego rasprostranenno- [Phytotherapy against diabetes]. Moscow: Tsent- sti v Rossiiskoi Federatsii [Epidemiology of rpoligraf. diabetes mellitus and prognosis of it’s preva- Nuralieva, Zh. S., & Chaldanbaeva, A. K. (2005). lence in the Russian Federation]. Sakharnyi dia- Sozdanie kompleksnykh lekarstvenykh prepara- bet [Diabetes Mellitus], 14(1), 15-18. https://doi. tov tselenapravlennogo lechebnogo deistviya ras- org/10.14341/2072-0351-6245 titel’nogo proiskhozhdeniya [Creation of complex Suntsov, Yu. I., Kudryakova, S. V., & Bolotskaya, L. L. medicinal preparations of targeted therapeutic ac- (2002). Znachenie Gosudarstvennogo regis- tion of plant origin]. Zdravookhranenie Kyrgyzstana tra bol’nykh sakharnym diabetom v razvitii dia- [Healthcare of Kyrgyzstan], 1, 24-26. betologicheskoi sluzhby [The importance of the Popov, A. I., Dement’ev, Yu. N., & Shaidulina, T. B. State Register of Patients with Diabetes mellitus (2016). Rasteniya i sakharnyi diabet [Plants and di- in the development of the diabetological service]. abetes mellitus]. Vestnik Kemerovskogo gosudarst- Sakharnyi diabet [Diabetes Mellitus], 5(1), 28-31. vennogo sel’skokhozyaistvennogo institute [Bulletin https://doi.org/10.14341/2072-0351-5850 ХИ ПС №4 – 2021 97

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УДК 614.91: 615 https://doi.org/10.36107/spfp.2021.259 Амоксициллин и янтарная кислота: эффективные лекарственные средства для защиты здоровья животных (обзор) Комаров Александр Анатольевич ФГБОУ ВО Московский государственный университет пищевых производств Адрес:125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11 ООО «НВЦ Агроветзащита» 129329, г. Москва, Игарский пр-д, д. 4, стр. 2 E-mail: [email protected] Енгашев Сергей Владимирович ООО «НВЦ Агроветзащита» Адрес: 129329, г. Москва, Игарский пр-д, д. 4, стр. 2 E-mail: [email protected] Енгашева Екатерина Сергеевна ФГБОУ ВО Московский государственный университет пищевых производств Адрес: 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11 E-mail: [email protected] Удавлиев Дамир Исмаилович ФГБОУ ВО Московский государственный университет пищевых производств Адрес: 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11 E-mail: [email protected] Егоров Михаил Алексеевич ФГБОУ ВО Московский государственный университет пищевых производств Адрес:125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11 E-mail: [email protected] Уша Борис Вениаминович ФГБОУ ВО Московский государственный университет пищевых производств Адрес:125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11 [email protected] Селимов Ренат Наилевич ООО «НВЦ Агроветзащита» Адрес: 129329, г. Москва, Игарский пр-д, д. 4, стр. 2 Email: [email protected] Гламаздин Игорь Геннадьевич ФГБОУ ВО Московский государственный университет пищевых производств Адрес:125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11 E-mail: [email protected] Обеспечение активно развивающегося в последние годы отечественного животноводства и птицеводства эффективными и недорогими лекарственными средствами для животных, в том числе, и для увеличения конкурентоспособности отечественной продукции при экспорте за счет повышения рентабельности производства и снижения затрат на ветеринарно-санитарные мероприятия является одним из приоритетных задач направления ХИ ПС №4 – 2021 98

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации. Одной из ключевых задач для создания безопасных и качественных продуктов питания является разработка, производство и рациональное применение эффективных и безопасных средств защиты здоровья сельскохозяйственных животных. Обзор посвящен обоснованию разработки инновационных средств защиты здоровья сельскохозяйственных животных за счет использования антибиотика амоксициллина в комбинации с янтарной кислотой. В обзоре дана характеристика фармакологических свойства пенициллиновых антибиотиков и, в частности, амоксициллина. Приведены сведения о проблемах устойчивости микроорганизмов к антибиотикам, вызванных формированием биопленок. Приведены сведения о веществах, не проявляющих антибиотические свойства, но способных усиливать подавляющее действие антибиотиков. Показана целесообразность поиска новых комбинаций антибиотиков со вспомогательными веществами, способствующими растворению биопленок и таким образом увеличивающими эффективность воздействия антибиотиков на целевые микроорганизмы. Ключевые слова: амоксициллин, янтарная кислота, лекарственные средства, сельскохозяйственные животные Введение ния антибиотикорезистентности возможно при выполнении следующих условий: исключение Преобладание в настоящее время на рынке до- возможности введения животным избыточных рогих и не всегда качественных импортных хи- доз антибиотиков и использования их в качестве мико-фармацевтических лекарственных средств стимуляторов роста; снижение потребления анти- для ветеринарного применения не только сни- биотиков в животноводстве и борьба с антибио- жает продовольственную безопасность страны, тикорезистентностью микроорганизмов за счет но и препятствует расширению экспорта продук- поиска комбинаций антибиотиков с веществами, ции животноводства из-за неблагоприятного вли- усиливающими их действие; разумное использо- яния на рентабельность предприятий и стоимость вание в ветеринарии эффективных антибиотиков, продукции. которые не имеют критического значения для ме- дицины с учетом рекомендаций международных Внедрение и широкое применение противоми- организаций в области здравоохранения (Beloeil, кробных препаратов для лечения животных спо- 2011; Михалёва и др., 2019). собствовало улучшению их здоровья, увеличению продуктивности, повышению безопасности про- Перспективность разработки лекарственных дукции животноводства, экономическому росту средств ветеринарного назначения на основе в сельскохозяйственном секторе и, в конечном амоксициллина обусловлена широким спектром итоге, обеспечению пищевой безопасности госу- бактерицидного действия в отношении аэробных дарства (Панин и др., 2017; Овчарова & Петраков, грамположительных и грамотрицательных бакте- 2018; Шкиль, 2020). Однако, достижения совре- рий, хорошей растворимостью, биодоступностью, менной медицины и животноводства, связанные быстрой абсорбцией из желудочно-кишечного с открытием, разработкой и широким примене- тракта, на которую не оказывает влияние при- нием противомикробных препаратов находятся ем пищи, высокой устойчивостью к желудочно- под угрозой из-за появления глобальной устой- му соку, что позволяет эффективно использовать чивости микроорганизмов к противомикробным его не только в инъекционных, но и оральных ле- препаратам. При сохранении существующих тем- карственных формах. пов роста антибиотикорезистентности к 2050 году ежегодная смертность от болезней, вызванных Восприимчивость бактерий к антибиотикам се- резистентными микроорганизмами, может со- рьезно снижается, когда бактериальные клетки ставить около 10 млн. человек и спровоцировать формируют так называемые биопленки – устой- 10-процентное снижение производства в секторе чивые колонии-конгломераты, окруженные вне- животноводства в странах с низким уровнем до- клеточным полимерным веществом (Percival et al., хода (Магнуссон и др., 2019). 2011; Зинченко, 2016; Гренкова и др., 2014; Лагун & Жаворонок, 2013; Винник и др., 2010; Тризна Тем не менее, на сегодняшний день и в ближайшей и др., 2020). Плотная структура колоний клеток перспективе реальная альтернатива антимикроб- в биопленках и наличие покрывающей их поли- ным препаратам для борьбы с инфекционными мерной матрицы существенно осложняет кон- заболеваниями животных и профилактики пи- такт антибиотиков с бактериальными клетками. щевых токсикоинфекций отсутствует. Поэтому, Из-за этого устойчивость бактерий к антимикроб- рациональное применение антибиотиков в сель- ным препаратам в биопленках гораздо выше по ском хозяйстве для сдерживания распростране- сравнению с одиночными бактериями. Поэтому ХИ ПС №4 – 2021 99

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ инфекции, сопряженные с образованием возбу- индексом цитирования (цитируется более 10 раз). дителями биопленок, гораздо труднее поддаются Далее источники были ранжированы в рамках ис- лечению антибиотиками и часто становятся реци- следуемого временного промежутка (1976-2021 г.). дивирующими (Плакунов, Мартьянов, Тетенева, & На следующем этапе нами были проанализиро- Журина, 2017; Бунтовская и др., 2017). ваны пристатейные списки литературы в выде- ленных нами для анализа статьях с целью поиска Ввиду затруднений, возникающих при лечении цитируемых сборников научных трудов ведущих инфекционных заболеваний животных из-за фор- НИИ таких как Федеральное государственное мирования биопленок, представляется целесоо- бюджетное научное учреждение «Федеральный бразным систематизировать имеющиеся научные научный центр — Всероссийский научно-иссле- материалы, которые могут послужить основой довательский институт экспериментальной вете- для поиска новых комбинаций антибиотиков со ринарии имени К. И. Скрябина и Я. Р. Коваленко вспомогательными веществами, способствую- Российской академии наук» (ФГБНУ ФНЦ ВИЭВ щими растворению биопленок и таким образом РАН), Федеральное государственное бюджет- увеличивающими эффективность воздействия ан- ное научное учреждение «Федеральный научный тибиотиков на целевые микроорганизмы. Целью центр пищевых систем им. В.М.Горбатова» Рос- нашего обзора является обоснование разработки сийской Академии Наук, Библиотечно-информа- инновационных средств защиты здоровья сель- ционный центр ФГБОУ ВО «МГУПП», материалы скохозяйственных животных за счет использова- научной библиотеки Всероссийского научно-ис- ния невысоких доз антибиотика амоксициллина следовательского института ветеринарной сани- в комбинации с янтарной кислотой. тарии, гигиены и экологии — филиал ФГБНУ ФНЦ ВИЭВ РАН, Российской государственной библиоте- Материалы и методология ки (ФГБУ РГБ), научных отчетов международных исследования организаций. Далее нами были проанализиро- ваны материалы профильных конференций за Материалы указанный период времени. Подбор материалов конференций реализовывался по тем же ключе- В обзор были включены: статьи, опубликованные вым словам, которые были использованы для по- на русском и английском языках в периодиче- иска в электронных базах данных. В результате ских научных изданиях, материалы конференций, этого итеративного поиска было выделено 159 сборники научных трудов, монографии, отчеты и исследований. Далее из выделенных работ осу- рекомендации международных организаций. По- ществлялся отсев источников, не отвечающих из- иск был ограничен периодом с 1976 по 2021 год; учаемой тематике, на основе названий и тезисов. дата начала соответствует времени, когда пробле- Из оставшихся работ далее осуществлялся выбор мы антибиотикорезистентности микроорганиз- источников, отвечающих изучаемой тематике, на мов начали выноситься на широкое обсуждение. основе полных текстов. По итогам отбора матери- В центре внимания были статьи, опубликованные алов, для формирования обзора было использова- в научных журналах, прошедшие процедуру ре- но 77 источников. цензирования, подтверждающую их качество. При этом статьи должны были иметь заданный индекс Результаты и их обсуждение цитирования (процитированы в базах данных не менее 10 раз). Поиск материалов осуществлялся Характеристика антибиотиков среди исследований в области ветеринарии, ме- пенициллиновой группы дицины и микробиологии. В соответствии с новейшей классификацией вете- Методология ринарных антибиотиков, изданной Европейским агентством по лекарственным средствам в 2020 г., На первом этапе исследования производил- к числу антибиотиков, представляющих наимень- ся поиск научных статей в электронных базах ший риск (группа D) применения в животноводстве данных. Первичное сканирование баз данных : с точки зрения нанесения вреда здравоохранению, DBLP, Google Scholar, ISI Proceedings, JSTOR Search, относятся антибиотики пенициллиновой группы. Medline, Scopus, Web of Science помогло выявить Антибиотики этой группы рекомендуется исполь- при помощи ключевых слов «антибиотикорези- зовать в качестве препаратов первой линии для ле- стентность», «биопленки», «амоксициллин», «ян- чения животных (Европейское региональное бюро тарная кислота» ряд исследований с заданным ВОЗ, 2020). Среди антибиотиков этой группы, наи- ХИ ПС №4 – 2021 100

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ больший интерес представляет амоксициллин, в микроорганизмов о которой впервые сообщи- виду его широкой терапевтической эффективно- ли Abracham и Chain в своих статьях. Изучив сти в отношении множества возбудителей инфек- процесс инактивации пенициллина в экстрак- ционных заболеваний животных. Этот антибиотик те клеток культуры E.coli они описали феномен возможно применять не только в инъекционных E.coli продуцировать ферменты -лактамазы. (для лечения заболеваний крупного рогатого ско- Эти ферменты оказались способны осущест- та и свиней), но и оральных формах в виде тер- влять гидролиз -лактамного кольца который мостабильных гранул для применения с кормами в свою очередь является основой пенициллина. и водорастворимого порошка (с питьевой водой) (Poole, 2004). В настоящее время науке извест- в индустриальном свиноводстве и промышлен- но более 1000 -лактамаз. Другая проблема, ко- ном птицеводстве (Немцова и др., 2020; Форман, торая постигла медицину и ветеринарию это 2018; Таран, 2014; Радюк, 2018; Назарова и др., развитие и появление панрезистентных микро- 2019; Мелихов & Родионов, 2012; Щепеткина, 2017; организмов, т.е. микроорганизмов вырабатыва- Школьников и др., 2014; Оробец, 2016; Субботин & ющих устойчивость ко всем видам антибиотиков Данилевская, 2011). . (MacDougall, 2008). В этой связи Всемирная ор- ганизация здравоохранения вынуждена была По данным Всемирной организации здравоохра- составить список антиботикоустойчивых микро- нения животных в 93 странах мира антибиотики организмов состоящий из 12 видов бактерий в ко- пенициллинового ряда составляли более 16% от торый вошли Acinetobacter baumannii, Pseudomonas всего объема химико-фармацевтических лекар- aeruginosa, Enterobacteriaceae, Enterococcus faeci- ственных средств, применяемых в животновод- um, Staphylococcus aureus, Helicobacter pylori, стве (Góchez et al., 2020). По этому показателю Campylobacter spp., Salmonellae, Neisseria gonor- они находятся на 2 месте и уступают только те- rhoeae, Streptococcus pneumoniae, Haemophilus in- трациклинам (35%). В странах Европы этот по- fluenzae, Shigella spp.1, для борьбы с которыми казатель еще выше и составляет почти 24%. необходимы новые антибиотики или новые ком- Пенициллины составляют подавляющее боль- позиционные решения. Трудность решения этой шинство лекарственных средств, применяемых задачи заключается в том, в настоящее время со- в ветеринарии в инъекционных лекарственных здание новых антибиотиков замедлилось и основ- формах (69%). ной упор делается на создание композиционных препаратов и разработке специфических схем ле- Лекарственные формы на основе бета-лактамных чения тех или иных заболеваний.2 антибиотиков являются одними из самых распро- страненных при борьбе с большинством возбуди- Амоксициллин - спектр антимикробной телей инфекционных заболеваний в связи с тем, активности что такие препараты хорошо распределяются по всем органам и тканям организма. Такие препа- Амоксициллин полусинтетический антибиотик ративные формы отличаются низкой себестои- широкого антимикробного спектра действия, от- мостью и относительно низкой токсичностью для носящийся к группе пенициллинов. Активен в макроорганизма. С момента открытия пеницил- отношении грамположительных и грамотрица- лина и до начала 70-х годов прошлого столетия тельных микроорганизмов, в том числе Escherichia эта молекула перетерпела несколько модифика- coli., Salmonella spp., Pasteurella spp., Clostridium spp., ций итогом которых стало создание в 1972 году Staphylococcus spp., Streptococcus spp., Haemophilus амоксициллина. В сравнении с первоначальным spp., Corynebacterium spp., Actinomyces spp., Bacillus образцом эта форма была с гораздо выраженной anthracis, Erysipelothrix rhusiopathiae, Listeria mono- бактерицидной активностью и несравненными cytogenes, Pasteurella spp., Proteus mirabilis, Lepto- фармакокинетическими показателями. Амокси- spira spp., Moraxella spp., Actinobacillus spp. (Стецко, циллин и в наши дни широко применяется как в 2014; Хлопицкий и др., 2018; Козлов и др., 2010; медицинской практике, так и в ветеринарии. Иванов и др., 2020; Хлопицкий и др., 2018). Для ветеринарных целей выпускается в виде 15% рас- Со временем основной проблемой всех анти- твора апмоксициллна тригидрата который хоро- биотиков стало появление устойчивости к ним шо всасывается и быстро распределяется по всему 1 WHO publishes list of bacteria for which new antibiotics are urgently needed. https://www.who.int/ru/news/item/27-02-2017-who- publishes-list-of-bacteria-for-which-new-antibiotics-are-urgently-needed 2 Краткие алгоритмы ведения пациентов на этапе оказания первичной медико-санитарной помощи. https://org.gnicpm.ru/wp- content/uploads/2020/03/kratkie-algoritmy-poslednie.pdf ХИ ПС №4 – 2021 101