Исследование антиоксидантной активности ацидофильного молока, обогащенного селенсодержащей наноразмерной системой
Человеческий организм сталкивается с большим количеством негативных факторов и недостатком в пище продуктов растительного происхождения, что приводит к повышению концентрации свободных радикалов.
Природные антиоксиданты регулируют степень влияния свободнорадикального окисления на множество биохимических процессов организма, создавая оптимальные условия для нормального метаболизма и роста клеток и тканей.
В настоящее время известен широкий спектр продуктов, обладающих биологической и антиоксидантной активностью.
Молоко и кисломолочные продукты обладают антиоксидантной активностью благодаря элементам, входящим в состав казеина.
Сывороточные белки, находящиеся в составе кисломолочных продуктов, проявляют антиоксидантную активность и способны связывать железо в различных фазах пищевых систем.
Эссенциальный микроэлемент селен имеет неоценимое значение для здоровья человека. Данный элемент необходим для нормального функционирования иммунной системы, он катализирует производство активного гормона щитовидной железы, предотвращает рост и развитие раковых клеток, является ингибитором свободных радикалов, активируя защитные механизмы глутатионпероксидазы. Помимо этого, селен защищает клетки от токсического воздействия таких элементов, как ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, ванадий и др.
Известно, что в природе селен существует в неорганической форме и органической. Однако существует и наноразмерная форма селена, которая обладает более высокой биоусвояемостью, низкой токсичностью. Также известно, что селен в такой форме обладает повышенной биологической активностью. За счет низкой токсичности наноразмерный селен может применяться в пищевой промышленности и медицине.
Недостаточное потребление селена (менее 40 мкг/сут) приводит к развитию сердечно-сосудистых заболеваний, болезни Кешана, и провоцирует снижение иммунитета. Основным источником селена для человека является пища. Однако из-за обеднения сельскохозяйственных земель в продуктах питания аккумулируется малое количество эссенциальных микроэлементов, обладающих антиоксидантной активностью.
Наиболее эффективным способом восполнения дефицита селена у населения является обогащение продуктов массового потребления — молока и молочных продуктов, что позволит повысить их антиоксидантную активность.
Таким образом, добавление наноразмерного селена в кисломолочные продукты является перспективным направлением пищевой промышленности. Цель данной работы — исследование влияния типа стабилизатора наночастиц селена на физико-химические параметры кисломолочного продукта и его антиоксидантную активность.
Материалы и методы исследования
Синтез наночастиц селена и исследование физико-химических параметров и антиоксидантной активности образцов кисломолочных продуктов проводили на базе департамента функциональных материалов и инженерного конструирования ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет» (г. Ставрополь, Россия) в июне 2025 года. Синтез наночастиц селена проводили методом химического восстановления в водной среде.
В качестве селенсодержащего прекурсора использовали селенистую кислоту (H2SeO3).
Стабилизаторами выступали следующие вещества:
- лауретсульфат натрия,
- гидроксиэтилцеллюлоза (B30K),
- катамин АБ,
- бычий сывороточный альбумин,
- дидецилдиметиламмония хлорид,
- кокамидопропилбетаин, твин 80,
- метилцеллюлоза (МЦ 100),
- хитозан.
Получение кисломолочного продукта проводили следующим образом: для приготовления лабораторной закваски использовали 1 л цельного коровьего молока, предварительно стерилизованного в паровом горизонтальном стерилизаторе ГК-100-3 (АО «ТЗМОИ», г. Тюмень, Россия) при 120 °С в течение 20 минут. Далее молоко охлаждали до температуры 39 °С, которая является благоприятной для развития бактерий Lactobacillus acidophilus. Внесли 0,5 г заквасочной культуры. Одновременно проводили обогащение из расчета 21 мкг на 1 л молока (данное значение соответствует 30% от суточной нормы селена), что соответствует 0,2 мл селенсодержащей наноразмерной системы. Заквашенное молоко инкубировали в термостатах ТС-1/20 СПУ («Смоленское СКТБ СПУ», г. Смоленск, Россия) при температуре 39 °С. Заквасочный сгусток образовался через 20 ч., после чего его охлаждали на воздухе и хранили в холодильнике лабораторном ХЛ-340 ПОЗиС (АО «Производственное объединение “Завод им. Серго”», г. Зеленодольск, Россия) при 4–6 °С до дальнейшего использования.
Исследовали физико-химические параметры:
- активную кислотность среды (потенциометрическим методом на приборе OHAUS ST300-B (OHAUS Corporation, США);
- титруемую кислотность среды (титриметрическим методом с использованием 0,1 Н раствора NaOH).
Анализ антиоксидантной активности молока проводили следующим образом: 2,2-азинобис-(3-этилбензотиазолин-6-сульфоновую кислоту) (АБТС) растворяли в воде до концентрации 7 мМ.
Образование катионного радикала АБТС•+ проводили с помощью добавления 1 мл 14,7 мМ персульфата калия к 5 мл АБТС. Полученную смесь перед использованием выдерживали в темноте при комнатной температуре в течение 24 ч. Для проведения анализа раствор АБТС разбавляли дистиллированной водой до оптической плотности 0,70 (±0,02) при 734 нм.
Пробоподготовку осуществляли следующим образом: смешивали 1 мл анализируемой пробы и 1 мл 10%-ного раствора сульфосалициловой кислоты и центрифугировали при 5000 об/мин в течение 3 минут, далее отбирали аликвоту 0,03 мл пробы и добавляли 2,97 мл АБТС. Оптическую плотность при 734 нм измеряли через 3 мин. на спектрофотометре UNICO 2100UV («Юнико-Сис», г. Санкт-Петербург, Россия).
В качестве стандарта использовали раствор тролокса с концентрацией 1 мМ, с которым проводили аналогичную пробоподготовку.
Антиоксидантную активность выражали в мг-эквивалентах тролокса на 1 мл образца (мг ТЕ/мл).
Сырье и реактивы, применяемые в исследовании, поставляли в университет с документами, удостоверяющими показатели качества и безопасности.
Все измерения проводили в 3-кратной повторности, а полученные данные были проанализированы с помощью программы Statistica для Windows (Statsoft, Талса, США) и t-критерия Стьюдента (p < 0,05).
Результаты и обсуждение
После проведения синтеза образцов селенсодержащих наноразмерных систем проводили сквашивание молока для получения ацидофильного молока.
На первом этапе были исследованы образцы кисломолочных продуктов, обогащенных наночастицами селена с различными стабилизаторами.
Результаты исследований физико-химических свойств образцов обогащенных и контрольного продуктов представлены в таблицах 1, 2.
Анализ физико-химических свойств полученных продуктов показывает, что введение селенсодержащей наноразмерной системы не оказывает значительного влияния на рН и титруемую кислотность кисломолочных продуктов. Наибольшая титруемая (116±6 ᵒТ) и активная (4,08±0,24) кислотность кисломолочного продукта наблюдается в данном случае у контрольного образца. Исследованные показатели не превышают регламентированные значения, установленные для данного вида продуктов. Важным фактом является то, что изменение типа и класса стабилизатора для наночастиц селена не оказывает влияния на активную и титруемую кислотность продуктов.
Далее проводили исследование антиоксидантной активности кисломолочных продуктов, обогащенных наночастицами селена с различными стабилизаторами. Результаты приведены в таблице 3.
Анализ данных показал, что антиоксидантная активность полученных кисломолочных продуктов,= схожа с контролем и находится на уровне 0,25 мг ТЕ/мл. Однако образцы продукции, которые были обогащены селенсодержащими наноразмерными системами, стабилизированными кокамидопропилбетаином и твином 80, обладали повышенной антиоксидантной активностью (на 17% и 20% больше контрольного образца соответственно). Данные стабилизаторы представляют собой поверхностно-активные вещества, причем твин 80, также известный как полисорбат 80, — это официально зарегистрированная пищевая добавка Е433, которую используют в качестве эмульгатора, солюбилизатора, стабилизатора в пищевых продуктах, косметике и фармацевтических препаратах.
В связи с этим обогащение продуктов питания, обогащенных селенсодержащей наноразмерной системой, стабилизированной неионогенным поверхностно-активным веществом твин 80, является целесообразным.
Стоит отметить, что увеличение дозы вносимой селенсодержащей добавки повлечет за собой повышение антиоксидантной активности, что будет, возможно, положительно сказываться на иммунной защите организма человека.
Выводы
Исходя из полученных данных, можно сделать вывод о том, что обогащение кисломолочных продуктов наноразмерным селеном является перспективным направлением, ввиду того что наночастицы селена не оказывают значительного влияния на физико-химические показатели ацидофильного продукта при добавлении 30% от суточной дозы селена (в пересчете 21 мкг селена), а также повышает его антиоксидантные свойства. Так, наблюдаются незначительные изменения титруемой кислотности, активной кислотности среды, при этом показатели антиоксидантной активности полученного продукта выросли от 0,25 мг до 0,29 мг ТЕ/мл.
В дальнейшем планируется провести моделирование процесса биоусвоения кисломолочных продуктов, обогащенных селенсодержащими наноразмерными системами в ЖКТ in vitro.
Об авторах
Андрей Владимирович Блинов 1, кандидат технических наук, доцент департамента функциональных материалов и инженерного конструирования
blinov.a@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-4701-8633
Зафар Абдулович Рехман 1, преподаватель департамента функциональных материалов и инженерного конструирования
zafrehman1027@gmail.com https://orcid.org/0000-0003-2809-4945
Артём Владимирович Самоволов 1, ассистент кафедры технологии переработки нефти и промышленной экологии
artem.samovolov@mail.ru https://orcid.org/0000-0001-5570-6201
Алексей Борисович Голик 1, ассистент департамента функциональных материалов и инженерного конструирования
lexgooldman@gmail.com https://orcid.org/0000-0003-2580-9474
Светлана Суреновна Аванесян 1, научный сотрудник межкафедральной научно-образовательной лаборатории экспериментальной иммуноморфологии, иммунопатологии и иммунобиотехнологии
savanesian@ncfu.ru https://orcid.org/0000-0003-3536-1247
Максим Борисович Ребезов 2, 3, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, главный научный сотрудник 2; доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры биотехнологии и пищевых продуктов 3
rebezov@ya.ru https://orcid.org/0000-0003-0857-5143
1 Северо-Кавказский федеральный университет, ул. им. Пушкина, 1, Ставрополь, 355002, Россия
2 Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова Российской академии наук, ул. им. Талалихина, 26, Москва, 109316, Россия
3 Уральский государственный аграрный университет, ул. им. Карла Либкнехта, 42, Екатеринбург, 620075, Россия
УДК 613.292:637.138
DOI: 10.32634/0869-8155-2025-398-09-151-157
