Повышение эффективности извлечения биологически активных веществ из растительного сырья является одной из ключевых задач современной биотехнологии и фармацевтической технологии. Однако композитная структура древесного сырья создает основной диффузионный барьер для экстракции ценных вторичных метаболитов. Цель работы – установить количественные зависимости между режимами механоактивации измельчения коры осины обыкновенной (Populus tremula L.), изменением ее структурно-физических характеристик и кинетикой извлечения биологически активных веществ.
Объектами исследования послужили образцы коры осины обыкновенной (Томская область, Россия). Механоактивацию проводили в планетарной мельнице АГО-2С.
Установлено, что при центробежном ускорении шаров 300 м/c2 в течение 5–10 мин выход водно-спиртовых фракций возрастал на 9,5–19 %, при 600 м/c2 – на 40–44 %. При скорости вращения 1395 об/мин (7–10 мин обработки) количество извлекаемых полифенолов достигло прироста 34,6 %, при 1820 об/мин – до 61,5 %. Наибольший выход салицина наблюдался при 1820 об/мин в течение 1–3 мин и составил от 0,80 ± 0,01 до 1,00 ± 0,02 % масс. Диспергирование коры осины в течение 3 мин при 1395 об/мин приводило к повышению доли углеводной составляющей D1080/D1460, спиртовых D1140/D1460, карбоксильных групп D1280/D1460, -С=С- D1600/D1460 и ОН-групп D3400/D1460. При этом уменьшалось количество алкильных заместителей D2920/D1460 и карбонильных групп D1720/D1460. Механоактивация измельчения сырья в течение 1 мин при 1395 об/мин приводила к увеличению содержания антиоксидантов до 1,15 ± 0,02 моль/кг и появлению второго типа ингибиторов, при частоте вращения реакторов 1820 об/мин в течение 5 мин – 1,66 ± 0,03 моль/кг, период индукции – 90 мин.
Применение выявленных закономерностей и внедрение стадии механоактивации на действующих производствах позволили модернизировать процесс, повысив его рентабельность, а также обеспечить более полное использование возобновляемого растительного сырья для получения ценных биологически активных веществ.
Ячмень (Hordeum vulgare L.) используется в качестве кормовой, продовольственной, технической и агротехнической культуры. Одним из стрессовых факторов в процессе роста и развития данной культуры является водный дефицит. Альтернативой уменьшения почвенной засухи, ограничивающей рост и продуктивность злаковых культур, выступают биопрепараты на основе хитозана. Цель исследования – оценка влияния биоорганического препарата Юнигель Плантум (на основе модифицированного хитозана) на устойчивость растений ячменя к последующему действию почвенной засухи при внесении в почву.
Объект исследования – ячмень сорта Биом. В рамках работы проводили две серии опытов с применением удобрения Юнигель Плантум в 3 повторениях. Оценивали влияние биоудобрения Юнигель Плантум на энергию прорастания семян ячменя в оптимальных условиях выращивания, а также влияние препарата на повышение устойчивости растений ячменя к водному дефициту.
Применение биоудобрения способствовало улучшению водного статуса растений, снижению окислительного повреждения, регулированию накопления защитных метаболитов (антоцианов и пролина). Отмечено уменьшение негативного влияния водного стресса на фотосинтетическую систему за счет сохранения высокого уровня фотосинтетических пигментов. Использование гидрогелевых структур, которые входят в состав биоорганического препарата Юнигель Плантум, способствовало удерживанию воды в почве, повышая ее доступность для растений и снижая стрессовые воздействия. Совокупность положительных факторов повышает устойчивость ячменя к засухе и уменьшает повреждения, вызванные водным дефицитом.
Полученные результаты позволяют рекомендовать биопрепарат Юнигель Плантум для исследования в полевых условиях выращивания ячменя.
Современные технологии производства пищевых продуктов невозможны без применения функциональных добавок, особенно полисахаридов, проявляющих технологические свойства загустителей, стабилизаторов, эмульгаторов. Особый интерес представляют целлюлоза и гемицеллюлозы, которые в России не производятся. Цель исследования – разработка технологических режимов получения из депектинизированного и делигнифицированного свекловичного жома целлюлозы и гемицеллюлоз, соответствующих по своим показателям качества требованиям действующей нормативной документации – ГОСТ и ТР ТС.
Объекты исследования – свекловичный жом и получаемые из него целлюлоза и гемицеллюлозы. В работе рассмотрено влияние концентрации растворов гидроксида натрия и продолжительности обработки свекловичного жома на эффективность извлечения гемицеллюлоз, действие промывки получаемых гемицеллюлоз этанолом на их чистоту, а также воздействие обработки целлюлозосодержащего концентрата растворами соляной кислоты на результативность получения целлюлозы. Органолептические и физико-химические показатели определяли согласно общепринятым методикам.
Установлено, что увеличение концентрации раствора гидроксида натрия и продолжительности обработки свекловичного жома оказывает существенное влияние на химический состав и выход извлекаемых гемицеллюлоз. Наибольший выход гемицеллюлоз наблюдался при концентрации раствора гидроксида натрия в диапазоне 1,5–3,0 %, при дальнейшем ее увеличении происходило частичное снижение содержания гемицеллюлоз вследствие протекания реакций щелочного гидролиза. Также показано, что при щелочной экстракции совместно с гемицеллюлозами частично извлекается пектин, что может быть связано со сходством механизмов извлечения данных гидроколлоидов. Однако процесс сопутствующего извлечения пектина при щелочном извлечении гемицеллюлоз требует проведения более глубоких исследований. В результате исследования установлены эффективные режимы получения целевых продуктов: гемицеллюлозы извлекают экстракцией 2 % раствором гидроксида натрия в течение 3 ч при 25 °C с последующей двукратной промывкой 70 % этанолом; целлюлозу получают в ходе обработки 15 % раствором соляной кислоты в течение 5 ч при 60 °С. Целлюлоза и гемицеллюлозы, полученные в рамках исследования, по органолептическим и физико-химическим показателям соответствуют требованиям ГОСТ за исключением происхождения сырья.
Свекловичный жом является перспективным источником целлюлозы и гемицеллюлоз, что позволит обеспечить импортозамещение и повысить переработку вторичных ресурсов. Однако для использования свекловичных целлюлозы и гемицеллюлоз в пищевой промышленности требуется разработка нормативной документации.
Чага березовая получила распространение при производстве на основе ее компонентного состава продуктов функционального назначения. Несмотря на высокое содержание химических и биологически активных веществ, существуют проблемы их извлечения, обусловленные сложностью состава чаги березовой. Цель работы – оценить состояние и результативность исследований трутовика скошенного (Inonotus obliquus Pil.) в аспекте его многофункциональных свойств и практического применения.
Объектами исследования являлись плодовые тела трутовика скошенного (чаги березовой), суспензионная культура клеток in vitro. Авторами был заложен лабораторный опыт по получению каллусной культуры клеток. Получена суспензионная культура. С помощью стандартных и общепринятых методов анализировали микроскопические параметры, химический состав, методы введения чаги в культуру in vitro, антиоксидантную и антимикробную активность. Проведен поиск и обобщение научной информации о трутовике скошенном. В работе представлено общее описание морфологии гриба и механизмы взаимодействия с растением-хозяином (березой), химический состав плодового тела, состав биологически активных веществ, культивирование клеток I. obliquus в культуре in vitro, перспективы использования БАВ в медицине, фармакологии и пищевой биотехнологии. В составе трутовика скошенного выделены жизненно необходимые для организма человека элементы – Р0, Na+, K+, Ca2+, Mg2+. Обнаружены биологически активные вещества (меланин, витамины С, Е, селен, β-каротин и др.). Основным биологическим компонентом плодового тела чаги является полифенолоксикарбоновый комплекс, представляющий собой водное извлечение и образующий в нем коллоидную полидисперсную систему. Опытным путем подобраны условия получения суспензионной культуры чаги: культивирование в течение 30 суток в темноте при температуре 27 °С и влажности 60–70 %. Наиболее благоприятной питательной средой для выращивания чаги являлась среда № 9 (глюкоза – 40,0; пептон – 5,0; дрожжевой экстракт – 2,0; KH2PO4 – 1,0; MgSO4 – 0,5; агар – 8–9; картофельный крахмал – 0,5 г/л). Максимальный индекс роста составил 15,9 г. Антиоксидантная активность водных извлечений имела близкие значения и составляла от 27 до 31 кКл/100 г. Самый высокий антимикробный эффект по отношению к штаммам микроорганизмов выявлен у суспензионной культуры в отношении Escherichia coli, Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosa. Проведен практический эксперимент по изготовлению функционального продукта из пшеничной муки с использованием экстракта биологически активных веществ суспензионной культуры клеток чаги березовой.
В ходе исследования изучены свойства трутовика скошенного, получен экстракт биологически активных веществ суспензионной культуры клеток чаги березовой и разработан функциональный продукт из пшеничной муки, содержащий комплекс полезных биологически активных веществ. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности применения чаги березовой в пищевой промышленности.
Окислительная порча свежих продуктов питания приводит к значительным экономическим потерям в пищевой промышленности. Активная упаковка с природными антиоксидантами представляет перспективную альтернативу синтетическим консервантам для продления срока хранения и обеспечения безопасности потребителей. Растущие регулятивные ограничения на синтетические антиоксиданты обусловливают необходимость разработки природных аналогов со статусом GRAS. Цель исследования – сравнительная оценка антиоксидантной активности экстрактов листьев древесных пород Республики Армения для применения в технологиях активной упаковки.
Исследованы этилацетатные экстракты листьев Quercus robur, Q. iberica, Salix alba и Lycium barbarum, собранных в период полной вегетации на территории Республики Армения. Антиоксидантные свойства оценивали кинетическим методом окисления кумола с одновременным определением суммарного содержания антиоксидантов (f [InH]) и константы скорости реакции с пероксидными радикалами (k7). Метод позволяет провести комплексную характеристику механизмов антиоксидантного действия.
Выход экстрактов варьировался от 3,4 ± 0,3 % (S. alba) до 6,8 ± 0,3 % (Q. iberica). Максимальное содержание антиоксидантов установлено для Q. iberica (1,34×10–4 моль/л). Наибольшую реакционную способность проявил экстракт S. alba (k7 = 1,01×105 л/моль·с). Пересчет в DPPH-эквиваленты показал активность 3,5–13,4 мкг/мл, сопоставимую с зеленым чаем (8–20 мкг/мл) и превосходящую многие фракции розмарина. Отсутствие корреляции между содержанием и активностью антиоксидантов обусловлено структурными различиями фенольных компонентов и их реакционными механизмами. Экстракты древесных пород Республики Армения демонстрируют высокую антиоксидантную активность при низкой стоимости сырья (5–10 долл./кг против 15–50 долл./кг коммерческих антиоксидантов), что обосновывает их применение как экономически эффективной и экологически устойчивой альтернативы импортным антиоксидантам для пищевой промышленности.